그레이수소는 화석연료를 원료로 하는 전통적인 수소 생산 방식으로, 생산 과정에서 이산화탄소가 다량 배출된다는 한계를 가지고 있습니다. 최근 블루수소와 그린수소가 주목받는 이유도 바로 이 탄소배출량 차이 때문인데요. 이번 글에서는 그레이수소의 배출량이 실제로 어느 정도인지, 그리고 다른 수소들과 어떻게 비교되는지를 살펴보겠습니다.
그레이수소란 무엇이며 왜 탄소가 많이 나오나요
그레이수소(Grey Hydrogen)는 주로 천연가스나 석탄을 고온·고압에서 개질해 수소를 생산하는 방식입니다. 대표적으로 메탄 수증기 개질(SMR, Steam Methane Reforming) 방식이 널리 쓰이죠.
이 과정에서 수소는 얻지만, 이산화탄소(CO₂)가 포집되지 않은 채 대기로 배출됩니다.
즉, 수소 1kg을 얻는 동안 천연가스 속의 탄소 대부분이 CO₂로 전환되기 때문에 배출량이 높습니다.
이로 인해 현재 전 세계 수소 생산으로 발생하는 탄소 배출량은 연간 약 9억 톤 이상으로 추정됩니다.
수소 종류별 탄소배출량 비교
국제에너지기구(IEA)와 주요 연구기관들의 분석을 종합하면, 수소 생산 방식에 따라 온실가스 배출량은 다음과 같이 차이가 납니다.
| 수소 종류 | 원료 및 특징 | 탄소배출량 (kg CO₂-eq / kg H₂) | 배출 특성 |
|---|---|---|---|
| 그레이수소 (천연가스) | 천연가스 개질, CO₂ 미포집 | 10~12 | 일반적인 화석연료 기반 수소 |
| 그레이수소 (석탄) | 석탄가스화 방식 | 22~26 | 배출량 가장 높음 |
| 블루수소 | 천연가스 + CO₂ 포집(CCS) | 5~10 | 저탄소 전환형 수소 |
| 그린수소 | 재생에너지 전기분해 | 0~0.6 | 사실상 무탄소 수소 |
위 표에서 보듯이 그레이수소는 블루수소의 약 2배, 그린수소의 20배 이상 CO₂를 배출합니다.
즉, 같은 양의 수소를 만들어도 환경적 부담이 압도적으로 크다는 뜻입니다.
그레이수소가 여전히 사용되는 이유
그럼에도 불구하고 산업 현장에서는 여전히 그레이수소가 많이 쓰입니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
- 이미 구축된 설비와 인프라를 활용할 수 있음
- 기술적으로 안정적이며 대규모 생산이 가능
- 단기적으로 생산 단가가 낮음
하지만 탄소세, 배출권 거래제 강화, ESG 평가 확대 등의 요인으로 인해
이제는 그레이수소의 경제성이 점점 약화되고 있습니다.
블루수소와 그린수소의 부상
탄소배출량을 줄이기 위해 최근 각국에서는 이산화탄소 포집·저장(CCS) 기술을 적용한 블루수소 생산을 확대하고 있습니다.
예를 들어, 천연가스를 파이프라인으로 공급받는 블루수소 생산의 경우 약 7.6 kg CO₂-eq/kg H₂까지 줄일 수 있다는 연구도 있습니다.
또한, 재생에너지로 물을 전기분해하는 그린수소는 거의 탄소를 배출하지 않아 탄소중립 달성의 핵심 기술로 꼽히고 있습니다.
앞으로의 과제와 방향
그레이수소는 여전히 글로벌 수소 시장의 대부분을 차지하고 있지만,
이산화탄소 배출량이 많기 때문에 지속 가능한 에너지 전환의 걸림돌로 평가받고 있습니다.
따라서 각국 정부와 기업은 다음과 같은 방향으로 전환을 추진 중입니다.
- CCS 설비 확대 및 탄소저감 기술 상용화
- 블루·그린수소 생산 인프라 확충
- 수소 생산·유통 전 과정의 탄소 회계(Carbon Accounting) 강화
결국, 그레이수소의 한계를 명확히 인식하고 블루수소로의 과도기적 전환을 거쳐 그린수소로 나아가는 단계적 접근이 현실적 해답으로 보입니다.
유용한 링크 모음
FAQ (자주 묻는 질문)
그레이수소 1kg 생산 시 CO₂는 얼마나 배출되나요?
일반적으로 10~12 kg CO₂-eq가 발생하며, 석탄 기반의 경우 20kg을 넘기도 합니다.
블루수소는 얼마나 탄소를 줄이나요?
CO₂ 포집 설비를 활용하면 약 30~60% 이상 감축이 가능하며, 평균적으로 7~9 kg 수준으로 낮아집니다.
그린수소는 정말 탄소가 0인가요?
전력원이 100% 재생에너지일 경우 사실상 탄소 배출이 없습니다. 다만 전력 생산 과정이 섞이면 소량 발생할 수 있습니다.
그레이수소의 탄소배출이 심각한 이유는?
생산 과정뿐 아니라 원료 채굴·운송 단계에서도 메탄 누출이 발생해 추가적인 온실가스 배출을 유발하기 때문입니다.
앞으로 그레이수소는 어떻게 될까요?
단기적으로는 산업용 수소 중심으로 유지되지만, 장기적으로 블루수소·그린수소로 대체될 전망입니다.
CO₂ 배출량을 줄이기 위한 핵심 기술은 무엇인가요?
이산화탄소 포집·저장(CCS), 재생에너지 확대, 수소 생산 효율 향상이 핵심입니다.
