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전 세계에서 땅속에 자연적으로 존재하는 수소를 찾는 탐사가 활발하게 진행되고 있습니다. 수소는 트럭, 비행기, 철강 생산 등 다양한 곳에서 연료로 쓸 수 있고, 태울 때 탄소를 내뿜지 않아 환경에 좋은 에너지원입니다. 지금까지 수소는 주로 천연가스 같은 화석연료에서 만들었지만, 이제는 땅속 암석에서 자연적으로 만들어지는 수소를 직접 꺼내 쓰려는 시도가 이루어지고 있습니다. 일부 기업은 적합한 암석에 물이나 촉매를 넣어 수소 생성을 인위적으로 촉진하는 기술도 개발하고 있습니다. 다만 수소는 매우 가볍고 작아서 저장하고 운반하기 어렵다는 과제가 아직 남아 있습니다.
왜 중요한가요?
이 기술이 실현되면 탄소를 배출하지 않는 깨끗한 수소를 훨씬 저렴하게 대량으로 얻을 수 있게 되어, 기후변화 대응과 에너지 전환에 큰 도움이 될 수 있습니다.
주요 용어 설명
지질 수소 (Geologic Hydrogen)
공장에서 인위적으로 만드는 것이 아니라 땅속 암석과 물이 자연적으로 반응하면서 생기는 수소를 말합니다. 마치 지하에 숨겨진 천연 에너지 창고와 같은 개념입니다. 이를 찾아 꺼내 쓰면 화석연료 없이도 수소를 얻을 수 있습니다.
전해조 (Electrolyzer)
전기를 이용해 물을 수소와 산소로 분해하는 장치입니다. 학교 과학 시간에 물에 전기를 흘려 기포가 나오는 실험을 해본 적이 있다면, 그것과 같은 원리를 산업 규모로 확대한 것이라고 생각하면 됩니다. 재생에너지로 만든 전기를 쓰면 깨끗한 수소를 생산할 수 있습니다.
탄소포집 (Carbon Capture)
공장이나 발전소에서 나오는 이산화탄소를 공기 중으로 퍼지기 전에 붙잡아 저장하는 기술입니다. 굴뚝에 거대한 필터를 달아 오염물질을 걸러내는 것과 비슷한 원리라고 볼 수 있습니다. 화석연료를 쓰더라도 탄소 배출을 줄일 수 있다는 장점이 있습니다.
자극형 지질 수소 (Stimulated Geologic Hydrogen)
수소가 만들어질 조건을 갖춘 암석에 물이나 촉매 같은 물질을 인위적으로 넣어 수소 생성 반응을 빠르게 일으키는 방식입니다. 자연적으로는 수소가 조금씩 천천히 만들어지는 곳에 사람이 도움을 줘서 더 많은 수소를 더 빨리 얻으려는 것입니다. 농사에 비유하면 비료와 물을 줘서 작물이 더 잘 자라게 하는 것과 비슷합니다.
열곡 (Midcontinent Rift)
아주 오래전 지각이 양쪽으로 당겨지면서 땅이 갈라진 거대한 틈을 말합니다. 약 10억 년 전 북미 대륙 한가운데에서 이런 일이 일어났고, 그때 올라온 암석에 철 성분이 많이 포함되어 있습니다. 이 철이 풍부한 암석이 물과 만나면 수소가 생성될 수 있어 천연 수소 탐사의 유망 지역으로 주목받고 있습니다.
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세계 곳곳에서 새로운 수소 공급원을 찾기 위한 탐사가 이어지고 있다. 그러한 탐사를 통해 지하에 매장된 천연 수소, 또는 수소가 자연적으로 만들어지는 암석층을 발견할 수 있을지도 모른다.
수소는 대형 트럭과 항공기부터 철강 생산까지 다양한 분야에서 연료로 활용할 수 있다. 연소 과정에서 기후변화를 일으키는 탄소를 배출하지 않는다는 점 때문에 기후위기 대응을 위한 에너지원으로도 주목받는다.
현재 생산되는 수소는 대부분 화석연료, 그중에서도 특히 천연가스를 원료로 한다. 이렇게 생산된 수소는 주로 석유 정제 과정이나 비료 및 각종 화학제품을 만드는 데 사용된다. 그러나 최근 몇 년 사이 기후·에너지 분야에서는 수소 자체뿐 아니라 수소의 생산 과정까지 청정하게 바꿀 수 있다는 기대가 커지고 있다.
몇 년 전만 해도 필자는 청정수소 기술 경쟁이 크게 두 가지 방식을 중심으로 이루어질 것이라 생각했다. 하나는 재생에너지로 생산한 전기로 물을 분해하는 전해조 방식이고, 다른 하나는 기존 화석연료 기반 수소 생산에 탄소포집 기술을 결합하는 방식이다. 그러나 두 방식 모두 높은 비용 때문에 좀처럼 빠르게 확산되지 못하고 있다.
이러한 상황에서 최근에는 또 다른 대안이 주목받고 있다. 바로 ‘지질 수소(geologic hydrogen)’다. 아프리카와 아시아, 유럽, 호주, 북미 등 세계 곳곳에서 기업들은 자연적으로 생성된 지하 수소를 잇따라 발견하고 있다.
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