울진신문 등의 최근 소식에 따르면, 울진원자력 수소 국가산업단지 설립에 필요한 예비타당성 조사를 면제하고, 원자력 및 재생에너지를 활용한 청정수소 생산기지 구축을 위한 예비타당성 조사를 시행한다고 한다.

이제 구체적으로 울진에 수소생산 산업단지가 생기고 수소 생산을 위한 준비 작업을 시작할 모양이다. 수소 생산방법을 조금 알아보자.

수소를 청정에너지 연료라고 하는 것은 수소를 태우면 물만 나오고, 발생하는 열에너지를 이용할 수 있기 때문이다.

석탄이나 석유나 천연가스는 태우면 열에너지를 얻지만, 지금 크게 문제가 되고 있는 지구온난화 가스인 이산화탄소도 발생한다. 청정에너지 연료인 수소를 만드는데도 에너지가 필요하다.

수소는 만드는 방법과 관계없이 동일한 조성과 성질을 가지지만, 만들 때 사용하는 에너지 연료의 종류에 따라서, 만들어진 수소의 이름에 색깔 이름을 붙여서 녹색, 보라색, 청록색, 청색, 회색, 갈색, 흰색 수소 등으로 구별한다.

녹색 수소(green hydrogen)는 이산화탄소를 적게 또는 거의 배출하지 않는 재생 에너지를 사용해서 만든 전기로, 전기분해해서 얻은 수소를 말한다. 물을 전기분해 하는 방법은 여러 가지가 있다.

이것은 뒤에 다시 설명한다. 보라색 수소(purple 또는 pink hydrogen)는 원자력 발전 전기를 사용해서 전기분해로 얻는 수소를 말한다. 적색 수소(red hydrogen)도 원자력 발전 열에너지를 이용해서 생산된 수소를 말한다.

노란색 수소(yellow hydrogen)는 여러 방법으로 만들어진 혼합된 전기망을 통한 전기를 사용해서 얻는 수소를 말한다. 회색 수소(grey hydrogen)는 메탄가스를 스팀개질로 얻는 수소를 말한다. 석유화학공업에서 사용하는 방법이고 암모니아 생산에 사용된다. 스팀 개질시 이산화탄소가 많이 방출된다.

청록색 수소(turquoise hydrogen)는 메탄가스를 열분해해서 얻는 수소인 데, 이때 이산화탄소가 아니라 고체 탄소가 부산물로 나온다. 이 고체 탄소는 다르게 이용된다. 청색 수소(blue hydrogen)는 메탄가스를 원료로 만들지만, 발생하는 이산화탄소를 포획해서 이산화탄소가 방출되지 않도록 하는 방법으로 만든 수소를 말한다.

갈색 또는 흑색 수소(brown 또는 black hydrogen)는 석탄 가스화를 통해서 얻는 수소를 말한다. 이산화탄소가 많이 배출되므로 친환경적이 아닌 수소로 꼽힌다.

물을 전기분해 하면 수소와 산소를 얻는 것은 같지만, 전기분해 방법은 몇가지가 있다. 첫째, 그림에 표시된 것 같은 알칼리 전지(alkaline cell) 전기분해 방법이다. 이것은 오래된 기술이고 잘 알려져 있는 방법이다.

두 번째는 양성자교환분리막 (proton-exchange membrane) 전지 방법이다. 이 두가지 방법이 가장 많이 사용되고 있다. 그 외에 고체산화물 전기분해 방법과 음이온교환분리막 전기분해 방법도 개발되고 있다. 산업 규모로 적용할 경우, 경제성, 기술적 문제, 적응성 등을 따져보아야 할 것이다.

흰색 수소(white hydrogen)는 석유처럼 땅속에 묻혀있는 천연수소(natural hydrogen)를 말한다. 최근 미국 지질조사국(USGS)의 지질 탐사로 땅 속에 묻혀있는 천연수소의 매장량이 상상 이상으로 많다는 것이 알려지고 있다.

천연수소의 채굴은 여러 어려운 문제가 생길 수도 있지만, 천연수소 채굴에 빠르게 투자가 이루어 질 것이다. 천연수소를 채굴해서 사용할 수 있게 되면 지구온난화 가스 문제가 해결되고, 수소 생산을 하지 않아도 된다.

그러나 당분간 우리는 깨끗한 수소를 만들어 사용해야 한다.