가장 일반적이지만 논란이 많은 수소 형태 - 그레이 수소

그레이 수소는 오늘날 가장 널리 생산되는 수소 유형 중 하나이지만 심각한 환경 문제를 안고 있습니다. 재생에너지원을 이용해 생산하는 그린수소나 탄소 배출을 포집하는 블루수소와 달리, 그레이 수소는 이산화탄소를 저감하려는 노력 없이 주로 천연가스인 화석연료에서 생성됩니다. 생산 과정에서 배출되는 CO2) 배출량. 따라서 그레이 수소는 전 세계가 청정 에너지 대안으로 전환하여 극복하려고 하는 것과 동일한 환경 문제에 기여합니다.

그레이 수소란 무엇입니까?

그레이 수소는 주로 **증기메탄 개질(SMR)**이라는 공정을 통해 생산됩니다. 이 과정에서 천연가스의 메탄(CH₄)이 고온의 증기에 노출되어 수소(H2)와 이산화탄소(CO2)가 생성됩니다. 생산 단계는 다음과 같이 요약될 수 있습니다.

증기 개질: 고온 증기(700~1,000°C)가 메탄과 혼합되어 수소 가스와 일산화탄소(CO)가 생성됩니다.
물-가스 전환 반응: 일산화탄소는 물(증기)과 반응하여 추가로 수소와 CO2를 생성합니다.
수소 분리: 그런 다음 수소는 가스 혼합물에서 분리되어 사용되며, CO2는 대기 중으로 방출됩니다.

 

SMR은 잘 확립되어 있고 비용 효율적인 프로세스이지만, 강력한 온실가스인 CO2가 대량으로 방출된다는 단점이 있습니다. 이 방법을 사용하여 생산된 수소 1톤당 약 9~12톤의 CO2가 대기로 방출되어 지구 기후 변화를 악화시킵니다.

 

에너지 환경에서 그레이 수소의 역할

환경에 미치는 영향에도 불구하고 그레이 수소는 오늘날 가장 일반적으로 생산되는 수소 형태로 전 세계 수소 공급량의 약 95%를 차지합니다. 이러한 지배력은 다음과 같은 몇 가지 요인에 기인합니다.

낮은 생산 비용: 그레이 수소는 기존 천연 가스 인프라에 의존하고 재생 에너지나 탄소 포집 기술이 필요하지 않기 때문에 그린 또는 블루 수소보다 생산 비용이 저렴합니다.

블루 수소와 그린 수소 - 차이점은 무엇이며 왜 중요한가요?

블루 수소와 그린 수소 - 차이점은 무엇이며 왜 중요한가요?

 

인프라 구축: 천연가스 추출, 운송, 개질을 위한 인프라가 이미 마련되어 있어 그레이 수소 생산이 상대적으로 간단합니다.
산업에서의 광범위한 사용: 수소는 석유 정제, 암모니아 생산(비료용), 메탄올과 같은 화학 물질 생산과 같은 산업에서 광범위하게 사용되는 주요 산업용 가스입니다. 역사적으로 이 분야의 수소 수요는 가용성과 저렴한 비용으로 인해 그레이 수소로 충족되었습니다.

그레이 수소는 현재 산업 공정에서 중요한 역할을 하지만 환경적 단점으로 인해 장기적으로 지속 가능한 에너지 솔루션의 일부가 될 수 없습니다. 탄소 배출을 줄이려는 전 세계적 노력으로 인해 그레이 수소에 대한 의존도는 점점 더 지속 가능하지 않은 것으로 인식되고 있습니다.

 

회수소가 환경에 미치는 영향

그레이 수소의 주요 관심사는 전 세계 온실가스 배출에 크게 기여한다는 것입니다. 증기 메탄 개질 과정에서 다량의 CO2가 발생하며, 그레이 수소에 대한 탄소 포집 메커니즘이 없기 때문에 이러한 배출물은 대기 중으로 직접 방출됩니다.

수소 자체가 종종 "청정" 연료로 선전되기 때문에 이는 특히 문제가 됩니다. 수소가 연료 전지나 연소 엔진에 사용될 때(유일한 부산물은 물임) 이산화탄소를 배출하지 않는다는 것은 사실이지만, 증기 메탄 개질과 같은 탄소 집약적인 방법을 통해 수소를 생산할 경우 환경적 이점이 훼손됩니다. 실제로 이러한 방식으로 생산된 수소는 특정 공정과 효율성에 따라 천연가스나 석탄을 연소하는 것보다 환경적으로 훨씬 더 해를 끼칠 수 있습니다.

맥락에 따라 그레이 수소 생산과 관련된 주요 환경 영향은 다음과 같습니다.

1. 탄소 배출: 국제에너지기구(IEA)에 따르면 그레이 수소 생산으로 인해 연간 약 8억 3천만 톤의 CO2가 배출됩니다. 이는 **전 세계 CO2 배출량의 2%**를 차지하며, 이는 전 세계 항공 산업의 배출량과 비슷합니다.

2. 메탄 배출: CO2 외에도 천연가스 추출 및 운송 중 메탄 누출은 그레이 수소의 환경 영향을 더욱 악화시킵니다. 메탄은 CO2보다 훨씬 더 강력한 온실가스로, 20년 동안 지구 온난화 잠재력이 CO2보다 80배 이상 높습니다. 이는 천연가스 생산 및 운송 중 작은 누출이라도 기후 변화에 심각한 영향을 미칠 수 있음을 의미합니다.

3. 화석연료 의존도: 그레이 수소 생산을 위해 천연가스에 의존하게 되면서 전 세계적으로 화석연료에 대한 의존도가 영속화되었습니다. 그레이 수소가 수소의 지배적인 형태로 남아 있는 한, 재생에너지원으로 완전히 전환하는 것은 어려울 것입니다.

 

그레이 수소에서 벗어나는 중

탈탄소화에 대한 전 세계적 추진은 그레이 수소에서 그린 수소 및 블루 수소와 같은 보다 지속 가능한 대안으로의 전환을 주도하고 있습니다. 이러한 형태의 수소는 수소 생산과 관련된 탄소 배출을 대폭 줄이거나 심지어 제거할 수 있는 잠재력을 제공합니다.

그린 수소: 풍력, 태양광, 수력과 같은 재생 에너지원을 사용하여 전기분해라는 공정을 통해 생산되는 그린 수소는 진정으로 지속 가능한 수소 경제를 위한 궁극적인 목표입니다. 전기분해는 온실가스 배출 없이 물(H2O)을 수소와 산소로 분리하는 가장 깨끗한 형태의 수소 생산입니다.

블루 수소: 여전히 천연가스에서 추출되지만 블루 수소 생산에는 공정 중에 생성된 CO2를 탄소 포집 및 저장(CCS) 기술을 통해 포집하고 저장하는 과정이 포함됩니다. 이로 인해 블루 수소는 여전히 화석 연료에 의존하고 있지만 그레이 수소보다 환경 친화적인 선택이 됩니다.

그린 및 블루 수소로의 전환은 기후 변화에 대처하기 위한 광범위한 노력의 일환으로 전 세계 정부와 산업계의 지원을 받고 있습니다. 예를 들어, 유럽 연합은 그린 딜을 통해 수소에 대한 야심 찬 목표를 설정했으며, 일본, 한국, 호주와 같은 국가에서는 그린 수소 생산 확대에 초점을 맞춘 수소 전략을 공개했습니다.

그러나 전환에는 어려움이 따르지 않습니다. 그린 수소 생산은 여전히 ​​그레이 수소에 비해 상대적으로 비싸다. 그 이유는 주로 재생 가능한 전기와 전해조 기술의 높은 비용 때문이다. 마찬가지로, 블루 수소는 탄소 포집 인프라에 상당한 투자가 필요하며, 이는 비용이 많이 들고 구현이 복잡할 수 있습니다.

 

그레이 수소의 미래

그레이 수소는 단기적으로는 글로벌 에너지 환경에서 계속해서 역할을 할 것으로 보이지만, 장기적인 전망은 불확실합니다. 탄소 배출을 줄여야 하는 긴급성이 증가하고 보다 친환경적인 대안의 가용성이 증가함에 따라 그레이 수소는 보다 지속 가능한 형태의 수소를 선호하여 점차적으로 단계적으로 폐지될 것으로 예상됩니다.

이러한 전환을 가속화할 수 있는 몇 가지 요인은 다음과 같습니다.

탄소 가격 책정: 글로벌 탄소 가격 책정 시스템을 구현하면 증기 메탄 개질과 같은 탄소 집약적 프로세스의 비용이 증가하여 그레이 수소의 경제적 실행 가능성이 낮아질 수 있습니다.
기술적 발전: 그린 수소 생산의 지속적인 혁신, 특히 전기분해 효율 개선 및 재생 에너지 비용 절감을 통해 그린 수소가 그레이 수소보다 경쟁력을 높일 수 있습니다.
정부 정책: 그린 수소 생산에 대한 보조금과 수소 인프라에 대한 투자를 포함한 정부 지원 정책은 그레이 수소에서 전환을 추진하는 데 매우 중요합니다.

 

그레이 수소는 현재 가장 일반적인 수소 생산 형태이지만, 공정과 관련된 상당한 탄소 배출로 인해 환경에 미치는 영향으로 인해 지속 불가능한 장기 솔루션이 됩니다. 세계가 저탄소 미래를 향해 나아가면서 글로벌 기후 목표를 달성하려면 그린 수소 또는 적어도 블루 수소로의 전환이 필수적입니다.

그레이 수소는 비용상의 이점과 확립된 인프라로 인해 단기적으로는 지속될 가능성이 높지만 장기적으로는 보다 깨끗하고 지속 가능한 수소 생산 방법을 지향합니다. 수소 산업의 탈탄소화 성공은 그레이 수소에 대한 의존도를 줄이고 그린 수소 기술의 개발 및 보급을 가속화하는 데 달려 있습니다.