우리 경제의 게임체인저 : 수소

’RE 100‘ ’Fit for 55‘ ’수소경제’ 대선 후보 토론회에서 수소(H2)는 뜨거운 이슈로 떠올랐다. 따라서 누가 정권을 잡아도 적극적인 수소 정책은 불가피하며, 우리 경제의 명운을 쥔 게임체인저가 되었다. “왜 수소가 그리 중요한가?” 이는 탄소제로시대와 직결되기 때문이다. 기후위기를 극복하기 위해서는 탄소 배출을 줄여야 하고, 탄소를 줄이기 위해서는 수소가 가장 확실한 대안이어서다. 우리나라는 2050년까지 탄소 배출을 제로로 하겠다는 야심찬 계획을 세워 놓고 있다. 이와 관련, 세계 최초로 ‘수소경제 육성 및 수소안전관리에 관한 법률’ 일명 ‘수소법’도 만들었다.

수소경제가 산업의 생사를 가른다.

유럽연합(EU), 영국, 미국, 중국, 일본 등 세계 120여 개국은 이미 탄소중립을 선언하고 실행에 들어갔다. 더 나아가 EU, 미국 등 주요 무역국들은 ’탄소국경세‘를 신설하고 있다. 탄소를 많이 사용해서 만든 제품을 수입할 때, 부과하는 일종의 무역관세인 셈이다. 탄소가 발생하는 석탄, 석유, 천연가스 등 화석연료로 만든 전기를 사용해서 제품을 생산하면 일정 기준을 넘는 탄소의 사용량에 따라 탄소세가 부과되기 때문에 수출 위주의 우리 경제에는 치명적일 수밖에 없다. 우리의 주력인 자동차, 선박, 철강, 석유화학 등 모든 제품이 경쟁력을 잃고 생사의 기로에 서게 된다. ’탄소제로가 곧 생존‘이 되는 것이다.

글로벌 기업들은 ‘RE 100’가입으로 수소경제에 대비

글로벌 기업들은 탄소 배출을 제로로 하겠다는 의지를 다지고 있다. 3백40여 개의 기업들이 이미 ’RE 100‘에 가입을 마쳤다. ’RE 100‘은 1백% 신재생에너지에서 얻은 전기로 제품을 생산하겠다는 캠페인인데 BMW, 폭스바겐, GM 등 자동차 제조회사는 물론 스타벅스, 모건스탠리 등 서비스 및 금융업체들도 참여하고 있다. 국내에서는 SK와 LG의 일부 계열 기업들이 가입했다. ’Fit for 55’ 는 지난해 7월에 만들어진 국제적인 기후변화 대응 로드맵으로 2030년까지 탄소 배출을 1990년 대비 55% 이상 감축하는 것이 목표다.

미래 산업을 수소에서 찾는 수소개발경쟁은 이미 불붙었다.

수소경제로의 변화는 빠르게 진행되고 있다. 사실 수소를 에너지로 사용하는 ’수소경제‘의 실현은 공상과학소설에서나 등장했다. 그러나 최근 들어 탄소에너지를 기반으로 하는 ’탄소경제‘의 이상적인 대안으로 ’수소경제‘가 급부상한 것이다. 수소 산업은 중장기적으로 가장 주요한 먹거리가 되었고, 탄소중립으로 그린시대를 달성하는 마지막 열쇠가 될 것이라는 데에는 이견이 없다. 이 책에서는 세계 각국의 정책 방향과 국내외 주요 기업들의 움직임을 짚는 한편 앞으로 수소경제의 규모는 어디까지 확장되고, 우리 생활은 어떻게 변화될 것인지, 이에 따른 문제점들은 무엇인지를 조목조목 설명하고 있다.

* 특히 이 책은 미국 국립과학재단(NSF)으로부터 신진교수상(CAREER Award)을 받은 이민환 교수를 비롯 수소분야의 국내외 석학 3인의 최신 자료를 바탕으로 일반인들도 이해할 수 있도록 평이하고 쉽게 저술했다.


<추천사>
수소경제에 대한 식견을 넓혀주는 좋은 길잡이
이 책은 수소경제 실현을 위한 수소의 전주기적 기술뿐만이 아니라 국내외 에너지 생태계의 현황 및 변화 등에 대해서 전문가가 아니더라도 쉽게 이해할 수 있도록 기술되어 있습니다. 빠르게 변화하는 에너지 패러다임을 이해하고 수소경제에 대한 식견을 넓히는데 좋은 길잡이가 될 것으로 생각합니다. - 이광형 KAIST 총장

에너지의 미래에 대한 해법을 제시한 책!
세계적인 전문가, 세 석학들이 힘을 모아 일반인들도 이해할 수 있도록 수소 에너지에 대한 해법을 제시한 책, 그리고 기술, 정책, 사업화, 생태계 등 다양한 각도로 분석하고 통합한 입체적인 책을 여러분들에게 추천합니다. - 박성진 포스텍 기계공학과 교수

수소에 대한 이야기를 체계적이고 알기 쉽게 풀어낸 책
수소를 에너지 매개체로 사용하는 지속 가능한 청정에너지 생태계의 구현이 전 세계 주요 국가에서 동시다발적으로 추진되고 있으며, 많은 기업들이 공격적으로 수소와 관련된 신산업 분야에 투자를 서두르고 있습니다. 이 책은 향후 시장이 어떠한 방향과 속도로 열릴 것인지 등 수소에 대한 이야기를 체계적으로 풀어내고 있습니다.
- 차석원 서울대학교 교수

무조건 오는 ‘수소 사회’ 여정은 이 책으로부터 시작할 것이다!
이 책은 무조건 수소를 찬양하지 않습니다. 담담히 수소의 현주소를 살펴보고 반문하며 답을 찾아갑니다. 무조건 오는 ‘수소 사회’ 여정은 이 책으로부터 시작할 것입니다. 특히 인문학도들에게도 이 책을 적극 추천합니다. - 김소희 (재)기후변화센터 사무총장

일반인들도 쉽게 이해할 수 있도록 정리한 수소경제
<수소경제>는 관련 분야를 오랫동안 연구하신 연구자들이 일반인들도 쉽게 이해할 수 있도록 수소경제 전반을 정리한 책입니다. 앞으로 수소를 다루기 위해 생산과 저장, 운송 사용 등 모든 영역에서 다양한 변화가 나타날 겁니다. 그 변화가 어떤 식으로 이뤄지는지를 이해하려 할 때, 이 책이 탄탄한 기반이 되어 줄 것이라고 믿습니다. - 권순우 머니투데이방송 기자

탄소중립, 그린시대를 달성할 수 있는 ‘마지막 열쇠’, 수소
이 책은 수소가 기후위기 시대에 필요한 이유와 관련 주요 산업, 전체 밸류체인에 대해 상세하고 쉽게 기술하고 있다. 이 책 한 권이면 수소시대를 준비할 수 있는 기본 지식과 통찰력을 얻을 수 있다고 판단된다. - 한병화 유진투자증권 그린산업 애널리스트

추천사
들어가며

1부 / 수소: 미래 에너지 사회의 필수 매개체

\t1장. 기후 변화: 성큼 다가온 위기 상황 / 25
\t\t뜨거워진 지구, 심상치 않은 증상들 … 25
\t\t지구가 버틸 수 있는 임계점 … 30
\t\t2050년까지 탄소 배출 제로, 가능할까? … 32
\t\t탄소세와 탄소 국경세 … 34
\t\t깨끗한 에너지 사용하지 않으면 퇴출 … 37
\t\t에너지 생태계의 거대한 전환점에서 … 39

\t2장. 풍력, 태양광 시대의 필수 요건: 전기 에너지 저장 / 42
\t\t경쟁력 갖춘 풍력과 태양광 … 42
\t\t전기 에너지 저장: 신재생에너지 시대의 필수 요건 … 47
\t\t전기 에너지 저장, 아직은 초보 단계 … 49

\t3장. 수소 \u003d 미래의 에너지 매개체! 왜? / 56
\t\t전기 에너지 저장을 위한 조건 … 56
\t\t수소가 답이다 … 58
\t\t배터리로 저장하면 안되나? … 61

2부 / 수소는 어디에 쓰이나

\t1장. 아직도 낯선 이름, 연료전지 / 73
\t\t수소 이용법, 태우거나 산소와 반응시키거나 … 73
\t\t원리는 간단하다 … 76
\t\t자동차용 따로 있고 건물용 따로 있다 … 78
\t\t필요한 만큼 쌓아서 만든 스택 … 81
\t\t연료전지에 필요한 기타 여러 가지 … 83

\t2장. 수소전기차 vs. 전기차 / 88
\t\t비슷하기도 하고 다르기도 하고 … 88
\t\t일론 머스크, “연료전지는 쓰레기 덩어리” … 89
\t\t수소는 공짜 전력에서 나온다? … 92
\t\t승용차는 전기차, 트럭은 수소전기차 … 93
\t\t기차, 선박, 드론 그리고 에어택시 … 99
\t\t월마트 물류 창고 … 101
\t\t한국은 수소전기차, 호주는 전기차? … 104
\t\t수소전기차의 충전 … 109

\t3장. ‘움직이지 않는’ 연료전지 시장 / 110
\t\t수소 대신 가스를 쓰는 연료전지 ？ 왜? … 110
\t\t일본에선 모르면 간첩, 에너팜 … 113
\t\t유명 글로벌기업들이 채용한 연료전지 시스템 … 115
\t\t연료전지 발전소 … 117

\t4장. 에너지만 보면 안 된다, 팔방미인 수소 / 121
\t\t지구 전체 인구의 반을 먹여 살리는 수소 … 121
\t\t정유공장, 화학공장에서도…… … 125
\t\t온실가스 발생 제로에 도전하는 제철 산업 … 126
\t\t전기를 이용해 가솔린을 만든다고? … 128

3부 / 수소, 어떻게 만들고 어떻게 유통하나

\t1장. 수소를 만드는데 온실가스가 나온다고? / 133
\t\t수소의 원죄 … 133
\t\t이산화탄소만 모아서 땅속 깊숙이: CCS 기술 … 136
\t\t물을 쪼갠다: 그린수소 … 142
\t\t물 대신 메탄가스를 ‘깨끗하게’ 쪼갠다 … 147
\t\t수소 생산에 들어가는 비용 … 149

\t2장. 보관용 탱크가 필요한 수소 / 151
\t\t가볍지만 몸집이 너무 커서 고민 … 151
\t\t그냥 꾹꾹 눌러 담아보면 어떨까? … 153
\t\t영하 253도가 되면 작아지는 몸집 … 155
\t\t비밀의 액체, 수소가 녹는다 … 157
\t\t암모니아로 변신하라 … 158
\t\t수소를 고체로 만든다고? … 160

\t3장. 수소의 커다란 몸집, 이송 작전이 중요하다 / 164
\t\t다양한 이송 포트폴리오 … 164
\t\t파이프라인을 통해 … 165
\t\t튜브트레일러와 탱크로리 … 168
\t\t장거리 이동에는 대형 선박이 최고 … 171
\t\t지금부터 제대로 준비해야 … 175

4부 / 수소사회는 어떻게 오나

\t1장. 수소경제 사회로 가는 길 / 181
\t\t2050년 수소사회 스냅샷 … 181
\t\t‘수소사회’는 선택 아닌 필수, 시작이 중요하다 … 186
\t\t수소 생산: 그린수소 본격 가속, 과도기엔 블루수소로 … 189
\t\t수소 국제 운송: 암모니아부터 … 193
\t\t수소 국내 운송: 점진적, 선별적 파이프라인 구축으로 … 195
\t\t수소 활용 인프라: 대형 사업용 차량부터 … 198

\t2장. 암모니아사회 / 202
\t\t수소는 운송이 어려워, 암모니아는 어떨까? … 202
\t\t암모니아 에너지는 어디에 어떻게 쓰일까? … 205
\t\t-연소를 통한 방식 / 연료전지를 이용하는 방식
\t\t암모니아는 어떻게 만드나 … 210
\t\t암모니아 콤플렉스 … 211

\t3장. 수소를 둘러싼 이슈: 오해와 진실 / 213
\t\t수소는 폭탄 아니야? … 213
\t\t수소충전소 딜레마 … 218
\t\t연료전지는 너무 비싸다던데 희망이 있나 … 220
\t\tESS가 있는데 왜 수소가 필요해? … 223
\t\t수소전기차 생산을 멈춰라? … 226
\t\t전력망 안정성: 들쭉날쭉한 전력 생산을 버틸 수 있나 … 230
\t\t물의 공급: 수소사회로 가는 또 다른 병목? … 233

\t4장. 수소 산업: 국가적 지원과 플레이어들 / 237
\t\t주요 국가들의 수소 지원 … 237
\t\t- 미국 / 유럽 / 일본 / 중국 / 한국
\t\t수소시대를 준비하는 플레이어들 … 244
\t\t- 수소 생산 관련 플레이어들 / 수소 저장 및 운송 관련 플레이어들 /
\t\t수소 활용 관련 플레이어들: 수송용 시장 / 수소 활용 관련 플레이어들:
\t\t고정형 시장 / 국내 대기업의 합종연횡

맺으면서
부록: 연료전지와 수전해 원리
참고문헌