전 세계가 2050년 탄소 중립 달성을 위해 노력하는 가운데, '청색 수소' 기술이 에너지 전환의 핵심 징검다리로 주목받고 있다. 청색 수소는 기존 화석연료에서 수소를 추출하는 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집·저장하는 CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage) 기술을 접목한 것으로, 친환경 에너지원으로 떠오르는 그린 수소의 상용화 전까지 현실적인 대안으로 평가받고 있다.
청색 수소, 탄소 중립의 현실적 대안
지난 2월 삼성엔지니어링과 SK E&S가 발표한 세계 최대 규모의 청색 수소 생산 기지 건설 프로젝트는 국내 청색 수소 시장의 도약을 알리는 신호탄이었다. 총 6조 원이 투입되는 이 프로젝트는 울산 일대에 연간 50만 톤 규모의 청색 수소를 생산할 수 있는 설비를 구축하는 것이 목표다.
색 수소는 그린 수소로 가는 중간 단계로, 현재 기술과 인프라로 실현 가능한 가장 친환경적인 수소 생산 방식이다. 그린 수소가 재생에너지로 물을 전기분해하여 생산하는 완전한 무탄소 수소라면, 청색 수소는 천연가스에서 수소를 추출하면서 발생하는 이산화탄소를 95% 이상 포집하는 방식이다.
국제에너지기구(IEA)에 따르면, 2025년 기준 그린 수소 생산 단가는 kg당 약 4~6달러인 반면, 청색 수소는 1.5~3달러로 경제성 면에서 우위를 점하고 있다. 특히 청색 수소는 기존 천연가스 인프라를 활용할 수 있어 초기 투자 비용이 낮고, 안정적인 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.
핵심은 CCUS 기술의 고도화
청색 수소가 친환경 에너지원으로 인정받기 위한 관건은 이산화탄소 포집 효율과 저장의 안전성이다. 최근 국내 연구진이 개발한 '하이브리드 멤브레인 기반 이산화탄소 포집 기술'은 기존 아민 용액 기반 포집 기술 대비 에너지 소비를 30% 절감하면서도 포집 효율은 98%까지 높이는 데 성공했다.
KAIST 화학공학과 이상엽 교수팀이 개발한 이 기술은 분리막과 흡수제를 결합한 하이브리드 시스템으로, "기존 기술의 한계를 극복한 혁신적인 접근법"이라고 평가받는다. 이 교수는 "현재 파일럿 규모 실증을 완료하고 상용화 단계에 진입했다"며 "2026년까지 국내 청색 수소 생산 기지에 적용될 예정"이라고 밝혔다.
포집한 이산화탄소의 저장 또한 중요한 과제다. 한국지질자원연구원에 따르면, 국내 동해 해저에는 약 5억 톤의 이산화탄소를 저장할 수 있는 지질구조가 존재한다. 정부는 지난해 12월 '국가 CCUS 로드맵'을 발표하며 2030년까지 연간 1,200만 톤의 이산화탄소 저장 인프라를 구축하겠다는 계획을 밝혔다.
글로벌 시장 동향과 한국의 경쟁력
청색 수소 시장은 연평균 25% 이상 성장하며 2030년 약 250조 원 규모에 달할 전망이다. 현재 시장은 Air Liquide, Air Products, Shell 등 글로벌 에너지 기업이 주도하고 있으나, 한국 기업들의 추격도 빠르게 이루어지고 있다.
특히 한국은 세계 최고 수준의 화학공정 기술과 건설 엔지니어링 역량을 보유하고 있어 청색 수소 플랜트 건설에서 경쟁력을 갖추고 있다. 현대중공업그룹은 지난해 노르웨이 국영에너지기업 에퀴노르와 5조 원 규모의 청색 수소 플랜트 건설 계약을 체결했다.
"한국 기업들은 석유화학 플랜트 건설 경험을 바탕으로 청색 수소 생산 시설 구축에서 기술적 우위를 점하고 있습니다." 이인식 지식융합연구소장의 평가다. 그는 "앞으로 청색 수소 시장은 생산 효율성과 이산화탄소 포집률이 경쟁력을 좌우할 것"이라며 "국내 기업들의 기술 개발 속도가 빠르게 진행 중"이라고 전했다.
정책적 지원과 향후 과제
정부는 청색 수소 산업 육성을 위해 '수소경제 활성화 로드맵 2.0'을 통해 2030년까지 청색 수소 250만 톤 생산 체계 구축을 목표로 하고 있다. 이를 위해 수소 생산 기업에 대한 세액공제를 기존 3%에서 8%로 확대하고, CCUS 설비 투자에 대한 금융 지원을 강화하는 등 정책적 지원을 확대하고 있다.
그러나 청색 수소가 진정한 친환경 에너지로 자리매김하기 위해서는 여전히 해결해야 할 과제가 남아있다. 포집한 이산화탄소의 영구 저장에 대한 안전성 검증, 메탄 누출 문제, 그리고 생산 전 과정에서의 탄소 배출량 감축 등이 핵심 과제로 꼽힌다.
"청색 수소는 완벽한 해결책이 아닌 과도기적 대안입니다." 이인식 소장의 지적이다. 그는 "궁극적으로는 그린 수소로의 전환이 필요하지만, 현 시점에서 청색 수소는 탄소 중립으로 가는 현실적인 경로"라고 평가했다.
청색 수소는 탄소 중립이라는 도전적 목표와 현실적 제약 사이의 균형점에서 중요한 역할을 담당할 전망이다. 기술 발전과 정책적 지원이 시너지를 낸다면, 한국은 청색 수소 강국으로 도약할 수 있는 기회를 맞이하게 될 것이다.
[자료제공 : 이인식 지식융합연구소장]
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