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수소는 왜 뜨고 있는가. 산업(철강·정유·화학)·모빌리티·발전 탈탄소화에서 핵심적 역할을 할 수 있기 때문이다. 다만 온실가스 저감 효과는 ‘어떻게 만들었는지’(전력 믹스·포집률·누출 관리)에 달려 있기 때문에 현재는 완벽한 친환경으로 볼 수 없다. 어떻게 만드는지 뿐 아니라 어디에 사용하고 전과정에서 무엇이 배출되느냐에 따라 친환경성이 달라진다.
- 친환경 수소로 볼 수 있는 경우
- 재생전기(또는 저탄소 전기)로 수전해해 만들고, 실제로 쓰는 **시간대에도 재생전기(24/7 매칭)**를 확보.
- 천연가스 개질이라면 CO₂ 포집률 ≥90–95% + 메탄 누출 최소화(<0.5%) + 영구 저장까지 갖춤.
- 전기화가 어려운 부문(철강 DRI, 일부 장거리·고하중 운송, 장주기 전력저장 등)에 적합하게 사용.
- 친환경 수소로 볼 수 없는 경우
- 화석개질 후 포집 없음(그레이수소), 혹은 포집률이 낮은 유사 블루.
- 그린이라 주장하지만 실제 운전 시간대는 화석발전 전기에 의존하거나, 운송·변환에서 에너지 손실이 과다한 경우.
- 이미 배터리 전기(BEV)가 더 효율적인 용도(승용 교통·가정난방 등)에 억지로 적용.
실제로는 ① 생산원·공정, ② 탄소집약도, ③ 물리적 형태·운송 방식, ④ 용도·순도 규격로 나누어 보면 이해가 정확하다.
1) 생산원·공정(가장 핵심 분류)
| 분류(별칭) | 원료/에너지 | 공정 | 배출 특성 포인트 |
| 그레이 | 천연가스·나프타 등 화석 | **개질(SMR/ATR)**로 H₂ 추출, CO₂는 대기 배출 | 현재 가장 보편·저비용이지만 CO₂ 다배출 |
| 블루 | 그레이+CCUS | 개질 후 CO₂ 포집·저장/활용 | 배출은 포집률·가스 누출률에 크게 좌우 |
| 그린 | 재생전력+물 | 수전해(PEM/알칼라인/SOEC) | 배출은 전력 배출계수(시간대 매칭 여부)에 좌우 |
| 터쿼이즈 | 천연가스 | 메탄 열분해(파이롤리시스) → 고체 탄소 + H₂ | CO₂ 직접 배출 적고 고체 탄소 처분/활용이 관건 |
| 핑크/퍼플/레드 | 원전 전력/열 | 원전 전력으로 수전해(핑크), 원전 열 활용 고온수전해(SOEC, 퍼플/레드) | 전력·열이 저탄소일수록 배출 낮음 |
| 옐로 | 계통 전력(혼합) | 수전해(전력 믹스가 일반 계통) | 실제 전력 믹스에 따라 배출 넓게 분포 |
| 블랙/브라운 | 석탄/갈탄 | 석탄 가스화 | 매우 높은 배출, 일부 국가는 CCUS 연계 시 블루에 편입 |
| 화이트(자연수소) | 지중 자연 생성 | 지중에서 분출되는 천연 수소 채취 | 아직 초기 단계, 자원량·경제성 연구 중 |
핵심 메모: “그린=무조건 친환경”이 아니라 사용 전력의 실시간 배출계수(24/7 매칭), “블루=저탄소” 역시 CO₂ 포집률과 메탄 누출률에 따라 결과가 크게 달라진다.
- 알칼라인(ALK): 성숙·저가, 대형화 용이. 부분부하는 다소 둔감.
- PEM: 고전류밀도·응답 빠름(재생 변동 추종 적합), 이리듐 등 귀금속 이슈.
- SOEC: 고온 열원 활용 시 전력소모 최소화 잠재력, 세라믹 내구·열충격 과제.
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2) 탄소집약도
- 각국은 kgCO₂e/kg-H₂ 기반으로 “청정 수소” 임계치를 둔다(예: 특정 값 이하일 때 인센티브).
- 계산에는 전력 배출계수(시간·공간 매칭), 포집률, 메탄 누출, 운송 손실이 모두 반영되어야 한다.
3) 물리적 형태·운송
| 형태 | 예 | 장단점 |
| 기체 압축(200–700bar) | 배관, 튜브트레일러 | 가까운 거리·소규모. 에너지 패널티 낮음, 체적 크다 |
| 액화 수소(-253℃) | LH₂ 탱크로리·선박 | 대량·중거리 적합. 액화 전력 비용과 기화 손실 고려 |
| 암모니아(NH₃) | 대형 탱커·터미널 | 에너지 밀도·인프라 강점, 크래킹/NOx 제어 과제 |
| LOHC(유기수소운반체) | 톨루엔·MCH 등 | 액체 물류 장점, 수소화/탈수소화 열 비용 큼 |
| 고체 저장(금속수소화물 등) | 특수 분야 | 안전·밀도 장점, 무게·반응 속도·비용 한계 |
4) 용도·순도 규격(연료전지 vs 공업용)
- 연료전지차·고분자형 연료전지(PEMFC): ISO 14687 등에서 초고순도(수 ppm~ppb 수준의 불순물 규제) 요구—일산화탄소, 황화합물, 암모니아 등은 촉매 독성.
- 공업용(정유·화학·유리 등): 공정별로 순도·수분 허용 범위가 다름.
5) 장단점 요약
- CAPEX/OPEX: 그레이·블루(개질) → 초기비용 낮고 성숙, 연료·탄소비용 민감 / 그린(수전해) → 초기비용 높으나 재생·PPA·부하추종 가치로 경쟁력 개선 중.
- 입지: 그린은 재생 전력 근접, 블루는 가스·CO₂ 저장지 근접이 유리.
- 인증·추적성: 그린은 추가성·시간대 매칭, 블루는 포집률·누출 데이터가 신뢰 핵심.
- 다운스트림: 전력용(연료전지/가스터빈 혼소), 모빌리티(상용차·철도·해운/항공 전개), 산업환원(철강 DRI, 합성연료·암모니아) 등으로 캐리어 선택이 달라진다.
6) 상황별 가이드
- 재생이 풍부·토지 여유: 그린(수전해) + 24/7 매칭 체계. 장거리면 암모니아/액화 검토.
- 가스·저장지 인접: 블루(ATR+고포집률) + 메탄 누출 관리.
- 고온 폐열 확보: SOEC(그린/핑크)로 전력절감.
- 도시 분산 수요: 튜브트레일러 압축형 또는 LOHC(입출력 규모·열비용 검토).
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