‘ESG(환경, 사회공헌, 건전경영)’, ‘친환경’, ‘수소사회’, ‘녹색 경영’, ‘그린 북’…

전세계가 그린열풍이다. 정치, 경제, 사회, 문화 어디에도 ‘친환경’ 개념이 들어가지 않으면 온전치 않아 보인다. 그만큼 친환경은 이제 인류 생존의 문제다. 인간과 자연, 인간과 인간이 지구에서 지속적인 삶을 보장받기 위한 전제조건인 것이다. 이에 본지 ‘해외는 지금’ 코너에서는 매주 ESG 관련 학술자료, 해외 친환경 기술, 응용사례를 소개하고자 한다.

플라스틱 NO, 공기로 물병 만든다…전기화학의 기적, 그린수소

일상의 모든 플라스틱 병을 없앨 수는 없다. 문제는 제조 과정에서 나오는 온실가스다. 탄소집약적인 화석연료 대신 탄소배출 제로인 그린수소로 생수병을 만들면 어떨까. 그 해답을 전기화학 기술이 제공한다.

최근 그린비즈(GreenBiz)는 전기화학 기술을 이용해 친환경적이고 자원효율적인 그린 수소를 생성, 탄소 네거티브 제품을 만드는 원리를 소개했다.

일상 생활에서 주로 쓰이는 대부분의 제품들은 화석연료를 기반으로 한 탄소제품들로 경제적, 환경적 비용이 상당하다.

그렇다면 어떻게 전기화학이 탄소집약적 제품이 아닌 친환경 제품을 만들어낼 수 있을까?

일반적으로 온실가스 집약적인 제품은 철(iron), 강철(steel), 시멘트, 알루미늄, 유리, 종이 등으로 구성된다. 한가지 기본적인 성분이 있다면 그것이 바로 플라스틱의 주성분인 에틸렌이다.

전기화학 기술이 바로 물과 이산화탄소물을 이용해 수소나 에틸렌과 같은 친환경 연료나 화학성분으로 전환시킨다.

전기화학의 새로운 혁신 기술로 공기중의 이산화탄소물을 포집하거나 생산과정에서 발생하는 이산화탄소물을 분해시켜 에틸렌을 만들어 낼 수 있다. 그러면 탄소 네거티브 플라스틱이 제조되고 재사용과 재활용의 기회도 생긴다.

이 기술이 연구 개발되어 상용화가 된다면 탈탄소가 힘든 산업분야에 탄소배출 솔루션을 제공할 수 있다. 또한 탄소네거티브 제품을 생산하면서 대기 중 이산화탄소물도 제거할 수 있다.

그린수소로 탈탄소

사실 에너지가 많이 사용되는 분야는 산업이다. 대중교통이나 주거지, 상업지구보다 훨씬 많은 에너지를 필요로 하고 따라서 탄소배출의 주범이기도 하다.

현재 산업분야에서 사용되는 주 에너지원은 석유와 천연가스다. 전문가들은 향후 10년은 이 상태가 지속될 거라 전망한다.

따라서 전기화학 기술이 주 에너지원인 화석연료를 생산공정에서 제거한다면 탈탄소가 힘든 산업 분야의 친환경 생산 시기를 앞당길 수 있다.

산업 다음으로 심각한 온실가스 배출 근원지는 교통수단으로 전체 배출량의 약 24%를 차지한다.

이 분야의 해결책은 그린 수소다.

전기화학 기술로 물 분자를 산소와 수소로 쪼개면 청정에너지 그린 수소(Green Hydrogen)가 생성된다. 그린 수소는 교통수단에서 나오는 온실가스 저감에 상당한 영향을 줄 수 있다

그린수소가 수소연료전지 전기차와 수소비행체를 가능케 하는 것이다. 그린 수소는 교통 인프라에 사용되는 액체연료(liquid fuel)로도 사용된다. 또한 대규모로 저장 가능하여 태양광이나 풍력을 이용한 재생에너지의 단점인 공급 지속성 문제를 해결할 수 있다.

하지만 전기화학 기술이 비용 효율적이고 대규모 에너지원을 만들어 상용화시키기 위해서는 해결해야 문제도 많다..

가장 많이 거론되는 것이 비용문제다.

기존에는 그린 수소를 만들어내기 위한 전해질(electrolyzer)로 이리듐(iridium)을 주로 사용했다. 원자번호 77인 이리듐은 대표적인 희토류(자원양이 희박한 금속물)로 전해질로 사용될 때 상당한 비용을 감수해야 한다. 이리듐은 금보다 40배 더 희귀하다.

하지만 현재 새로운 전해질로 양이 풍부한 니켈이나 철이 부상되고 있어 상당한 비용절감의 효과를 볼 수 있다.

다음은 상용화 문제다.

매체는 상용화문제의 해결책으로 전 글로벌적인 협업과 산학연 합동을 제안한다.

현재 전기화학기술 글로벌 프로젝트 Shell GameChanger Powered By NREL(GCxN)가 친환경기술개발에 전력 질주하고 있다. 또한 상용화 문제를 해결하기 위해서 GCxN은 전기화학분야를 중점적으로 다루는 스타트업들과 협업체제를 구축할 계획이다.

세계는 점점 수소에너지에 눈을 돌리고 있다.

전문가들에 따르면 2050년까지 세계 수소 에너지 수요는 지금보다 10배 가까이 증가할 것이고 전체 에너지 수요의 18%까지 차지할 전망이다.

수소사회란 말도 이제는 뉴노멀이 됐다.