영국에서는 넷제로 탄소 배출을 달성하기 위한 수소의 다양한 역할을 적극적으로 탐구하고 있습니다. 다른 국가들도 마찬가지입니다.

새로운 표준 문서인 PAS 4444를 보면 수소의 잠재적 확장성을 찾을 수 있습니다. 또한 가전 기기 개발 및 제조업체에게 지침을 제공하는 것이 표준의 목표입니다. Bosch, Baxi와 같은 대표적인 가정용 기업들도 이미 수소가스용 보일러를 개발하고 있습니다.

따라서 앞으로 인류는 수소 연료에 대한 이야기를 더 많이 듣게 될 것입니다.

목표

2015년 파리 협정에서 195개 국가가 지구 온난화를 줄이기 위해 행동할 것을 약속했습니다[1]. 현재까지 5개 국가에서 넷제로 탄소 배출을 법적 목표화 하였습니다. 2017년 6월, 스웨덴은 2045년까지 탄소 중립을 선언했습니다. 영국, 프랑스, 덴마크, 뉴질랜드는 2050년까지 탄소 중립을 목표하였으며, 2019년 이에 대한 입법을 통과시켰습니다.

이 때 각국이 선택한 목표 달성 방식은 서로 상이합니다. 스웨덴은 핵과 수력 발전에 투자하기 시작했으며, 덴마크는 풍력 발전, 프랑스는 핵 에너지에 투자하며 수소에 대한 관심을 키우고 있습니다. 뉴질랜드는 이미 전기의 80%를 재생 에너지를 통해 생산하고 있습니다. 그러나 가장 큰 과제는 메탄 처리입니다. 메탄은 이산화탄소보다 약 28배 강력한 지구 온난화 물질입니다[2]. 메탄은 뉴질랜드 전체 탄소배출량의 1/3을 차지하며, 이는 뉴질랜드의 대규모 가축 양식의 결과입니다[3].

영국 역시 다양한 조치를 취하고 있습니다. 영국은 풍력 발전[4]에 투자하고 있으며, 북해의 천연가스 의존도를 줄일 방안을 연구 중입니다. 영국 탄소 배출량의 약 30%가 주택 난방용 천연가스에서 발생하며, 영국 가정의 85%가 가스를 연소하는 중앙 난방법에 의존하고 있습니다. 영국 정부가 난방 및 요리를 위해 메탄을 수소로 대체하는 것이 가능한지 알아보기 위해 Hy4Heat 연구 및 혁신 프로그램을 시행한 것도 그 이유입니다.

수소의 이점

수소의 큰 이점은 연소에서 이산화탄소를 배출하지 않는다는 것입니다. 연소에서 생성되는 유일한 폐기물은 물입니다. 어렵지 않게 소비자에게 큰 충격을 주지 않으면서 가정용 가스 기기에서 수소가 천연가스를 대체할 것을 가늠할 수 있습니다. 기존 보일러 교체만으로 이중연료/하이브리드 보일러로 간단히 전환할 수 있습니다.

그럼에도 불구하고, 수소는 지구 상에서 순수한 형태로 존재하지 않기 때문에 한 두 단계의 처리 공정을 거쳐야 합니다. 현재로서는 이 처리 비용이 꽤 높은 편입니다. 먼저, 물(H2O)에 전류를 흐르게 하여 수소를 추출할 수 있습니다(전기분해). 또한 풍력, 태양열 또는 조수 에너지 등 재생 에너지로 전기를 생성할 때 만들어지는 “그린” 수소는 탄소 배출이 전혀 없습니다. 수소는 천연가스에서도 쉽게 발견되지만 천연가스로부터 수소를 추출하는 공정은 부산물로 이산화탄소를 배출하기 때문에 공정 탄소 배출량을 없애기 위한 탄소포집 기술이 필요합니다.

선도 국가

호주, 캐나다, 독일, 한국, 캘리포니아 등에서는 이미 주요 수소 생성 프로젝트가 진행 중입니다. 독일은 세계 최초로 수소 동력 기차를 도입했습니다. 중국은 약 5,000여대의 수소 연료 전지 자동차를 위한 수소 충전소를 이미 100개가량 보유하고 있습니다. 노르웨이는 수력 발전을 통해 그린 수소를 추출할 막대한 잠재력을 조사하고 있습니다. 일본은 Toyota의 세계 최초 상용 수소 연료 전지 자동차 개발 주도로 2020년 올림픽에서 “수소 사회(Hydrogen Society)” 비전을 선보였습니다.

영국의 예

영국의 경우 스코틀랜드의 오크니 제도 연결을 위한 최초 수소 동력 해상 페리 개발, 런던의 탄소배출량 제로 수소 연료 이층버스 공개 등 풍부한 사례를 보유하고 있습니다[5].

 수소가 현대 사회의 가스 네트워크에서 선구적으로 실험되면서 Keele 대학교는 Stoke-on-Trent 캠퍼스에서 20퍼센트 수소를 천연가스와 혼합하여 공급하고 있으며, 그 결과 난방 및 요리 성능에 차이가 없다고 합니다. 만약 20% 혼합 가스가 영국 전역에 공급될 수 있다면 탄소 배출량을 600만톤 감축하게 될 것입니다. 이는 도로에서 자동차 250만 대를 없애는 것과 같습니다.

 영국 정부는 수소 사용을 확대하기 위해 Hy4Heat 프로그램을 운영하고 있습니다. 이는 주거용 및 상업용 건물과 가스 기기에서 수소를 사용에 대한 기술 가능성과 안전성, 편리성을 확인하기 위한 연구입니다. 이를 지원하기 위해 BSI는 PAS 4444: 2020수소 연소 가스 기기–가이드를 발표했습니다.

가스 기기 지침

BSI의 PAS 4444 표준에서는 수소 에너지 사용을 염두에 두고 개발되었거나 수소 사용으로 전환되도록 설계된 수소 연소 가스 기기에 대한 개발 및 기기 조합 지침을 제공합니다. 이때, 안전 입증에 대한 구체적인 조언 뿐 아니라, 정상적인 서비스에서 일어날 상황 이상으로 기기에 스트레스를 주는 최악의 조건을 포함한 기기의 기능 사양을 다룹니다.

해당 PAS는 영국 및 그 외 지역에서 광범위한 수소 연료 기기 표준화의 기반이 될 수 있습니다. 이 PAS를 사용하면 기후 변화를 억제하는 데 주요 기여자로서 수소의 역할에 대한 연구에 도움이 될 것입니다.

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