서경대 김기은 화학생명공학과 교수
서경대 김기은 화학생명공학과 교수

[에너지플랫폼뉴스 지앤이타임즈 서경대 김기은 화학생명공학과 교수]한국형 그린뉴딜 종합계획이 2020년 발표됐다.

탄소중립을 목표로 산업계의 구조조정을 통해 대규모 일자리를 창출하고 경기활성화와 산업경쟁력을 강화한다는 목표를 제시했다.

세계적으로 그린뉴딜정책은 기후위기에 대한 대처와 동시에 지속가능한 발전을 기본 방향으로 정하고 산업 인프라에 투자해 고용을 창출하고자 미국와 유럽에서 제안되며 시작됐다.

이러한 그린뉴딜정책은 다양한 분야에서 여러 가지 형태의 연구, 산업협력과 정부의 지원에 대한 세부과제와 로드맵을 단계별로 세우며, 정책적으로 실현되고 있는데 수소경제의 구축과 활성화는 그 중 한 부분이다.

수소경제 활성화 로드맵은 수소에너지 생산, 활용, 운송, 저장 등 에너지 소비와 확대에 필요한 모든 요소를 포함하고 있다.

수소는 화학적으로 물이나 암모니아로부터 분해해 생성되며 이 과정에서 다량의 에너지가 소요된다.

태양광이나 풍력과 같은 재생 가능한 에너지시설이 확산되며 날씨의 조건에 따라 과다하게 생산되어 남는 전력을 수소생산에 투입한다면 물 분해를 통해 이산화탄소를 발생시키지 않고 에너지 전환과 저장으로 연계될 수 있다.

이렇게 생산되는 그린수소가 차세대에너지원으로 각광받고 있는 이유이기는 하지만 경제성의 측면에서 소재부품과 플랜트에 대한 기술투자와 최적화가 관건이다.

현재 수소는 천연가스에서 거의 대부분 생산되고 있는데 고온 고압의 수증기로 처리해 주성분인 메탄이 수소와 이산화탄소로의 분해과정을 거쳐 제조된다.

이러한 그레이수소는 생산과정에서 다량의 이산화탄소가 배출되므로 수소 생산의 경제성은 있으나 2050 탄소중립의 길에서는 매우 부담스러운 요소이다.

발생되는 이산화탄소의 처리나 저장을 위한 기술과 투자 설비를 감안하면 부담스러운 것이 현실이다.

◇ 순환경제와 수소

메탄은 음식물쓰레기등 각종 유기성 폐기물 처리과정에서 생산되는 주요 에너지원이다.

바이오메스로부터 생산되므로 바이오메탄이라고도 한다.

작물은 광합성을 통해 대기 중 이산화탄소가 고정화하며 식품이나 사료로 생산되고 소비의 과정을 거쳐 발생된 유기성 폐기물을 혐기성 미생물로 처리한다.

이 과정에서 60~75%의 메탄이 생산되며 나머지 고형물은 비료로 제조되어 농업에 사용되면 토양에서 다양한 미생물의 영양분이 된다.

토양에서 미생물 세포의 증식은 토양생태계의 활성을 촉진하며 동시에 식물 성장에 유용한 물질들이 토양으로 배출되어 작물 생산에 큰 도움이 되고 이 때 대기 중 이산화탄소는 작물의 증식과 비례해 소비된다.

생태계의 관점에서 바이오메탄으로부터 수소로의 전환되는 과정에서 발생되는 이산화탄소와 바이오메탄 생산 후 남는 폐기물은 비료가 되어 작물생산으로 연계되니 ‘이산화탄소 순환’의 의미가 크다.

유기성 폐기물처리가 수소 생산으로 연결되므로 순환경제와 수소경제의 연결고리가 된다.

또한 메탄 분해과정에서 발생되는 이산화탄소는 작물생산에 투여되므로 각 단계별로 이산화탄소 소모와 저장이 연계되어 ‘이산화탄소 밸런스’에 긍정적이며 이는 탄소중립의 목표로 가는데 효율적인 프로세스라 할 수 있다.

폐자원 에너지화 정책에서 실행되고 있는 유기성폐자원 바이오가스화 시설들에 적용 및 연계하면 산업적으로 큰 의미가 있어 앞으로 수소경제, 바이오가스 바이오연료의 산업적 연계가 더 적극적으로 이루어질 필요가 있다.

다행히도 음식물쓰레기를 바이오가스화하고 여기에서 생산한 수소를 수소모빌리티에 활용하는 기술은 이미 실증사업으로 현실화되고 있어 앞으로 경제성과 합리성을 높이는 기술 최적화는 빠르게 이루어질 것으로 사료된다.

따라서 바이오가스를 각종 유기성폐기물로부터 생산 및 에너지화하는 시설을 지역에 설치해 에너지공급의 로컬화 비율을 높이는 노력과 투자가 지속되고 확대되어야 할 것이다.

저작권자 © 에너지플랫폼뉴스 지앤이타임즈 무단전재 및 재배포 금지