[디지털비즈온 이호선 기자] 수소는 쉽게 구할 수 있으며 지구의 바다, 호수 및 수로에 묶여 있어 고갈되지 않는 공급원이 있습니다. 물에서 수소를 분리하고 방출하는 데 전기분해가 필요하다.

수소 경제에서는 태양광 패널과 풍력 터빈과 같은 재생 가능 에너지로 생성되는 전기도 필요하다. 전기를 공급하기 위해 석탄이나 천연 가스가 아닌 화석 연료가 없는 재생 에너지를 사용하여 생성된 수소를 녹색으로 유지하는 것이 과제다.

◇수소연료의 장점

최근까지 수소의 비용은 휘발유 및 천연 가스와 경쟁하기에는 가격이 높았다. 기술 발전으로 수소 비용이 국내에서는 kg당 7,000원~8,800원으로 형성되어 있다.

이것만으로도 가솔린보다 수소가 더 비용면에서 효율적이다. 현대차 자료에 의하면 국내 넥쏘의 도심연비는 사양에 따라 98.9~99.5km/kg이지만 평균값인 99.2km/kg으로 두고 고속연비는 사양에 따라 88.0~92.6km/kg이지만 평균값인 90.3km/kg으로 두고 있다.

수소 전국 평균 가격은 kg당 8,000원이다. 이를 토대로 계산해보면 고속도로 380km를 주행한다면 3만 4,963원이 나온다. 즉 넥쏘의 연료비는 가솔린보다 30%, 디젤보다 15%, LPG보다 10% 덜 든다는 계산이 나온다.

가솔린은 물론 LPG보다도 경제적이라고 할 수 있지만, 수소연료는 수요와 기술의 발달로 인하여 가격은 낮아질수 있다.

특히 미국은 2030년까지 수소 1㎏ 가격을 현재보다 80%가량 낮춰 1달러에 공급하는 것을 계획하고 있으며, 일본은 2050년까지 수소 가격을 1㎏당 2달러까지 내려 수소보급의 활성화를 목표로 하고 있다.

현재 대부분의 완성차 업체들은 전기차 수요를 충족시키기 위해 배터리 전기차를 출시하고 있다. 사실 배터리에는 몇 가지 중요한 문제가 있다.

예를 들어, 리튬이온 전지는 리튬과 코발트에 의존해야 되며, 이산화황과 코발트는 채광 및 자원을 획득 해야된다. 채광 과정에서 환경 전문가들은 이러한 모든 배터리가 재생 또는 방전에 대해 효율적이지 않다고 지적한다. 이러한 문제는 더 나은 전고체 배터리가 대안이지만 희망사항이다.

연료 전지는 수명이 발전기를 교체하면 재생 가능할 수 있는 지속 가능한 원동력으로 볼수있다. 배터리 전기차는 아직까지는 환경오염문제가 부각되고 있지 않지만, 2~5년후에는 배터리 전기차의 교체시기가 돌아오면 환경적인 문제는 발생한다는 전문가들의 조언이다.

기술의 발달로 인해 수소연료 충전소의 보급과 시스템의 간소화로 충전소구축 비용은 낮아질수 있다고 예상된다. 충전시간 역시 일반 확석연료처럼 2~4분 안에 빠른 연료를 보급할 수 있다고 전망하고 있다.

세계수소 위원회는 2050년에 이르러 수소가 최종 에너지 소비량의 18%를 차지하고 승용차 4억 대와 상용차 2천만 대가 수소에너지를 활용할 것으로 전망하고 있다. 이는 세계 자동차 시장의 약 20%를 차지하는 수치이다.

◇수소연료의 단점

일상에서 사용하기에 수소는 용량이 너무 크다. 대부분의 가스 연료처럼 액체로 저장하면 좋지만, 수소는 압력이나 온도를 끌어 올려 액화하려면 많은 비용이 소요되며, 프로판 가스와 비교해보면 부피가 무려 22배 이다.

그래서 수소 저장에 관한 연구도 계속되고 있다. 금속이나 탄소 등에 흡착시키는 기술과 저장탱크인 티타늄-철합금, 란타넘-니켈합금, 마그네슘-니켈합금 등 다양한 시도가 연구가 지금도 계속되고 있다.

대량 제조기술과 저장·운반·이용 기술 등 수소를 에너지원으로 상용화 하기엔 아직 해결해야 할 과제가 많이 남아있는 것도 현실이다.

특히 수소는 상온, 상압 (끓는점 -253℃)에서 기체로 존재하기 때문에 체적 당 에너지 밀도가 매우 낮아 저장 및 운반에 폭발에 대한 어려움도 있다.

하지만 폭발에 관한 실제로 테스트에서 혼다, 도요타 및 현대는 캘리포니아에서 수소 전지 자동차를 판매하고 있다. 그리고 일반 운전자가 자동차에 6만 번 이상 주유했지만 폭발은 보고된 적은 없다.

◇액화수소 일본-호주 협력

호주-일본 간에 추진된 대표적 사업인 '수소공급망 시범사업(HESC)'을 통해 생산된 수소를 액화해 일본항 액화수소 운반선에 실어 호주로 보냈다. 이를 계기로 일본과 호주간 수소사업 협력이 더욱 확대될 것으로 예상되고 있다.

지난 1월 28일 호주의 헤이스팅스 항구에서 출항한 세계 최초의 액화수소운반선 '스이소 프론티어'가 지난달 24일경 일본 고베항에 도착했다. 이는 '세계 최초로 액화수소 해상 운송' 프로젝트가 현실로 다가온것이다. 순수한 수소를 선박으로 수송한 것은 이번이 처음이다.

◇수소 고속도로 건설

미래의 연료로서 녹색 수소 개척자인 리날도 브후토코(Rinaldo Brutoco)가 설립한 회사 H2 Clipper 의 엔지니어들과 협력하여 수소 경제를 실현할 수 있는 한 쌍의 수소 운송 기술을 개발했다.

H2 Clipper의 설계팀은 125~200톤을 운반할 수 있는 H2 Clipper 라고 하는 1,000피트 길이의 비행선을 설계 하여 재생 가능한 전기로 저렴하게 생산할 수 있는 곳에서 -423.4°F에서 액체 수소를 중동 사하라에서 북해의 해상 풍력 발전소까지 운송한다는 방침이다.

다음으로, 수소는 액체로 냉각되어 소비자 시장의 저장 및 유통 허브로 운반할 수 있는 작은 비행선에 적재된다.

비행선은 액체 수소를 운반해야 된다. 기체 수소는 에너지 밀도가 충분하지 않아 장거리를 비용 효율적으로 운송할 수 없기 때문이다. 그리고 수소를 운반하는 것 외에도 공기보다 가벼운 가스를 사용하여 거대한 수송 비행선에 양력을 제공할것으로 예측하고 있다.