이미 배럴당 60달러를 넘어선 고유가시대에 에너지 문제가 큰 관심거리로 등장하고 있다. 최근 캐나다 프린스에드워드 섬에서 풍력, 수소, 연료전지를 서로 연결시켜 지속가능한 청정에너지를 공급하는 시스템을 실증할 프로젝트가 앞으로 3년간 수행된다는 외신 보도가 있었다. 캐나다 연방정부와 주정부, 기업체가 총 825만 달러를 투자하는 야심 찬 프로젝트다. 왜 이들을 결합할까.
수소는 석유 같은 화석연료와 달리 자원 고갈의 우려가 없고 지구 온난화의 주범으로 알려진 이산화탄소도 배출하지 않아 차세대 에너지원으로 주목받고 있다. 수소는 타면 부산물이라고는 물밖에 없고 연료전지에 적용하면 전기와 열을 얻을 수 있다. 하지만 수소는 에너지를 투입해야 얻을 수 있는 에너지원이다. 풍부하기는 하지만 물이나 유기화합물 속에 있는 수소를 분리해내는 게 문제다.
바람이나 햇빛은 모두 재생 가능한 값싼 자원이다. ‘안 쓰면 버려지는’ 재생에너지인 바람이나 햇빛을 이용해 수소를 생산하고 이용한 후 물로 재순환되니 그야말로 이상적인 에너지 순환경로가 된다. 지구에 도달하는 태양에너지의 0.1%만 이용해도 세계가 필요로 하는 에너지를 공급할 수 있다. 수소를 생산하는 데 태양에너지를 쓰면 좋을 것이다.
바람이 불면 풍력으로 전기를 생산하고 잉여 전기를 이용해 수소를 만들어 둔 후 바람이 없으면 연료전지를 통해 전기를 생산할 수 있다. 또 수소연료전지 자동차에 적용한다면 대기오염을 줄일 수 있다. 캐나다가 진행할 프로젝트는 이런 생각을 기반으로 한 것이다.
수소는 기술을 가진 나라가 주도하는 에너지 형태이니 자원 분쟁의 염려도 없다. 국내에서는 광촉매나 미생물로 햇빛을 에너지 삼아 수소를 생산하는 기술을 개발하고 있다. 녹색식물이 태양에너지를 이용해 이산화탄소와 탄화수소화합물로 바꾸는 과정에서 수소이온이 생기는데, 이를 환원시켜 수소를 만드는 원리다. 경제성을 갖추려면 고려할 사항이 아직 많지만, 우리가 가진 생명공학기술, 나노기술, 정보기술 등을 융합하면 에너지 문제를 해결할 수 있을 것이다.
김종원 한국에너지기술연구원 수소에너지사업단장 jwkim@kier.re.kr