[산업경제뉴스 손영남 기자] 탄소와 무관한, 그런 이유로 기후위기 대응과 에너지 전환을 위한 핵심 기술로 대우받는 수소가 바로 그린수소다. 청정수소의 대표주자로 여겨지는 그린수소는 현재 전 세계가 주목하는 차세대 에너지원으로서의 입지를 굳건히 하고 있다. 

어느 에너지원보다 큰 기대를 받고 있지만 현실을 들여다보면 의외로 초라한 모양새를 지니고 있는 것이 사실이다. 아직은 상용화를 논할 수준에 이르지 못한 때문이다. 완전한 상용화까지는 상당한 시간이 필요하다는 뜻이다.

문제는 그를 기다릴 여유가 많지 않다는 것. 재생에너지 확대는 미래를 위한 선택이 아니라 현실에 놓인 숙제다. 그린수소가 채우지 못한 공백을 메울 무언가가 필요하다. 그것이 바로 청록수소다. 천연가스를 열분해해 수소와 고체탄소를 생산하는 청록수소를 가리켜 수소경제의 공백을 메우는 현실적 대안이라 주장하는 이들이 늘고 있다.

◆ 경제성과 친환경성 갖춘 청록수소에 주목

그린수소는 재생에너지 기반의 전력으로 물을 전기분해해 생산되는 수소로, 이산화탄소 배출이 전혀 없는 이상적인 청정수소다. 때문에 한국을 위시한 대부분의 국가들이 이의 생산에 매달리고 있는 것이다. 일부 성과를 거두고는 있지만 아직 주류의 위치에 올라서기에는 미흡해보이는 상황이다. 특히 한국은 구조적 문제로 더 큰 몸살을 앓고 있다. 

재생에너지 발전 비중이 낮고, 안정적인 전력 공급이 어려워 대규모 수소 생산에 한계가 있는 것이 우리의 현실이다. 전기분해 과정에서 많은 전력을 소모하는 데다, 재생전력의 단가도 높아 경제성 확보가 쉽지 않다는 점 역시 그린수소 생산을 꺼리게 만드는 데 한몫하고 있다. 

그뿐만이 아니다. 대규모 수소 생산에는 안정적인 수자원 확보가 필수인데, 이 역시 지역에 따라 제약이 따른다. 무엇보다 태양광과 풍력처럼 간헐적인 재생에너지를 기반으로 하기 때문에, 수소 생산의 연속성과 효율성 측면에서도 불리한 조건이 많다.

기술적 완성도와 친환경성을 갖춘 그린수소가 이상적인 해법인 걸 알지만 제대로 활용하지 못하는 이유가 여기에 있다. 현실적인 제약이 단기간 내 대량공급을 막는 요인으로 작용하고 있다는 뜻이다.

사라진 이를 대신할 잇몸찾기는 필수적이다. 아직은 설익은 수소경제의 초기 수요를 감당할 수 있는 보다 실용적인 대안을 찾는 과정에서 떠오른 것이 바로 청록수소다. 

청록수소는 천연가스의 주성분인 메탄을 고온에서 분해해 수소와 고체탄소를 생산하는 방식이다. 이 과정에서 이산화탄소가 발생하지 않으며, 부산물로 생성되는 고체탄소는 타이어나 배터리 소재, 잉크 등 다양한 산업에 활용될 수 있어 부가가치도 높다. 기존의 블루수소가 탄소포집(CCUS)을 필요로 하는 반면, 청록수소는 별도의 포집 과정 없이 탄소를 고체 형태로 분리하기 때문에 처리 부담이 적다.

경제성 측면에서도 청록수소는 주목받고 있다. 그린수소에 비해 에너지 소비가 적고, 고체탄소를 산업 소재로 판매할 수 있어 추가 수익 창출이 가능하다. 또한 기존 천연가스 공급망을 활용할 수 있어 초기 인프라 투자 부담이 상대적으로 낮다. 

이러한 장점 덕분에 국내에서는 SK E&S, SK가스, LG화학, 제이오 등 주요 기업들이 청록수소 기술 개발과 실증에 나서고 있으며, 국토교통부는 수소도시 공급원으로 청록수소를 활용하기 위한 대용량 공급 시스템 개발을 추진 중이다.

이런 청록수소가 단순히 ‘그린수소 이전의 대안’으로만 머무는 것은 자원의 낭비며 기회를 날려버리는 일일 지도 모른다. 조연이 아닌 주연으로서의 역할 수행도 얼마든지 가능하지 않을까 기술적 가능성과 경제적 이점이 분명한 만큼, 이를 지속가능한 공급원으로 정착시켜야 한다는 목소리가 적지 않다. 단, 이를 위해서는 넘어야 할 과제들을 해결하는 것이 먼저다.

◆ 청록수소 급부상… 수소경제의 숨은 키 플레이어

청록수소는 아직 상업화 초기 단계에 머물러 있다. 현재 개발 중인 플라즈마 열분해나 촉매 기반 열분해 기술은 상업적 규모로 확장되기까지 시간이 필요하며, 대규모 생산시설은 전 세계적으로도 드문 편이다. 

또한 청정수소 인증 기준을 충족하기 위해서는 열분해 과정에서 사용하는 전력의 탄소 배출(Scope 2)과 천연가스 공급망에서 발생하는 간접 배출(Scope 3)을 모두 고려해야 하는데, 이 기준을 넘는 경우가 많아 인증 확보가 쉽지 않다.

청록수소는 천연가스를 원료로 사용하는 만큼 국제 에너지 시장의 가격 변동에도 민감하다. 기술 자립도 역시 낮은 편으로, 핵심 공정 기술의 해외 의존도를 줄이기 위한 연구개발이 시급한 상황이다. 결국 청록수소가 수소경제의 핵심 축으로 자리잡기 위해서는 기술적 진보뿐 아니라 제도적 기반 마련이 병행되어야 한다.

정부는 2021년부터 청정수소 인증제 도입을 추진해왔으며, 2024년부터는 시범사업을 통해 수소 생산 방식별 탄소 배출량을 정량적으로 평가하고 있다. 현재 기준에 따르면, 청정수소로 인정받기 위해서는 수소 1kg당 탄소 배출량이 4kg CO₂ 미만이어야 한다. 그러나 청록수소는 열분해 과정에서 사용하는 전력의 탄소 배출과 천연가스 공급망에서 발생하는 간접 배출까지 포함하면 이 기준을 초과하는 경우가 많다.

이에 따라 정부는 무탄소 전력 비중을 확대하고, 저에너지 촉매 기술 개발을 통해 청록수소의 인증 가능성을 높이겠다는 전략을 세우고 있다. 산업통상자원부는 청정수소 공급망 구축을 위한 민관 협의체를 운영 중이며, 수소 생산·운송·저장·활용 전 단계에 걸친 인프라 투자 확대를 검토하고 있다.

다만, 청록수소에 대한 직접적인 정책 지원은 아직 제한적이다. 그린수소와 블루수소에 비해 제도적 인센티브가 부족하고, 기술 개발에 대한 정부 R&D 예산도 상대적으로 적은 편이다. 청정수소 인증제의 기준이 지나치게 엄격하거나 현실과 괴리될 경우, 청록수소의 상용화는 제도적 장벽에 가로막힐 수 있다.

우리나라는 2019년 수소경제 로드맵을 발표한 이후 수소차와 연료전지를 중심으로 수소경제 1.0을 추진해왔다. 이후 청정수소 공급망 구축을 위한 수소경제 2.0으로 전환했지만, 까다로운 인증 요건과 높은 생산비용, 인프라 부족 등으로 민간 투자가 정체된 상황이다.

청록수소는 이러한 한계를 보완할 수 있는 기술로, 수소경제의 현실적 확장을 위한 ‘브릿지 기술’로서의 역할이 기대된다. 그러나 기술 개발과 정책적 지원이 병행되지 않으면 청록수소 역시 한계에 부딪힐 수 있다. 지금은 그린수소로 가는 길목에서, 청록수소가 얼마나 실질적인 역할을 해낼 수 있을지 시험대에 오른 시점이다.