탄소중립과 수소경제

탄소중립과 수소경제

 

2021년 1월은 지난 2015년 12월 파리에서 열린
유엔기후변화협약 당사국총회에서 채택된 파리협약이 시행되는 원년이다.
파리협약은 2020년 만료된 교토의정서를 대체하는 신기후체제이다.
파리협약에 따라 195개 유엔기후변화협약 당사국들은 지구 평균기온 상승을
산업화 이전 대비 ‘2℃보다 상당히 낮은 수준으로 유지’해야 하고,
‘1.5℃ 이하로 제한하기 위한 노력을 추구’해야 한다.

 

 

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2050 탄소중립 실현을 위해

 

2018년 발행된 UN 산하 IPCC의 ‘지구온난화 1.5℃ 특별 보고서’에 따르면, 산업화 이전 대비 지구의 평균기온은 현재 약 1℃ 상승된 것으로 추정되는데, 현재의 속도로 지구온난화가 지속될 경우 지구의 평균기온은 산업화 이전 대비 2040년에는 1.5℃, 2100년에는 4.8℃ 이상 상승할 것으로 예상된다.

지구의 평균기온이 4℃ 상승하게 되면 전 세계의 해안이 침수되고 빙하가 녹아내리며 토양 내에 축적된 온실가스가 배출돼 기온의 상승이 가속화된다. 5℃가 넘게 되면 극지방의 빙하는 모두 녹고 내륙의 기온은 10℃ 이상 상승하며, 6℃가 넘으면 육지와 바다 생물의 95%가 전멸한다. 이에 따라, UN IPCC는 파리협약의 목표인 1.5℃를 제안하였고, 2030년 이산화탄소 순 배출량을 2010년 기준대비 45% 감축하고 2050년 이산화탄소의 배출 중립을 제안하였다.

이런 문제에 직면해 미국, 유럽연합, 중국과 일본을 포함한 주요 국가들은 2030년 온실가스의 배출을 2010년 대비 50% 이상으로 감축하고, 2050년까지 탄소중립을 실현하기 위한 적극적인 정부 정책을 추진하고 있다. 현재 많은 국가들이 입법화를 추진 중이고 온실가스 배출중립을 선언하고 있는데 현재까지 2050년 온실가스 배출중립을 선언한 국가는 121개국이며 입법화한 국가는 9개국이다.

수소화를 보장하는 에너지시스템의 통합

 

 

탄소 중립을 실현하기 위한 두 개의 축은 ‘탈탄소화’와 ‘전기화’이다. ‘탈탄소화’란 재생에너지를 통하여 에너지를 공급하고 수요관리와 효율향상 등을 통하여 탈탄소화 하는 것을 의미하고, ‘전기화’란 재생에너지의 전기를 기반으로 대부분의 에너지 사용을 전기로 전환하는 것을 의미한다.

그러나 ‘탈탄소화’와 ‘전기화’만으로는 탄소중립의 실현이 불가능하다. 전기, 열, 가스, 연료와 원료의 모든 최종 에너지가 전기로 전환될 수는 없으며, 전기화가 어려운 산업의 부문들도 있다. 이러한 이유로 탈탄소화와 전기화의 보완적이고 장기적인 대안으로 ‘수소화’가 필요한 것이다. 또한 탄소중립의 실현을 위해서는 탈탄소화와 전기화와 수소화를 보장하는 에너지시스템의 통합이 필요하다.

에너지시스템의 통합은 재생에너지 전력을 중심으로 에너지원 간 통합이 구현되고 최종에너지 소비 부문이 상호 결합되는 것을 의미하는데 ‘Sector Coupling’또는 ‘Energy System Integration’등으로도 불린다. 전기화로 탈탄소화가 어려운 부문의 탈탄소화와 재생에너지 변동성 문제로 인한 전기 저장에 대한 문제를 Sector Coupling으로 해결해야 하는데, 이것이 에너지시스템 통합과 수소화가 필요한 이유이다. 세계적인 기관에 따라 다르지만, 탈탄소화와 에너지시스템의 통합에 따라 2050년 최소 18%에서 최대 24%까지 최종에너지 수요 내 수소의 비중이 확대될 것으로 전망된다. 수소를 기반으로 한 대규모 재생에너지와 통합과 발전이 이루어지고, 전기차의 보완재로서 수소를 통한 운송수단의 탈탄소화가 추진되고, 화학 및 철강 분야의 탈탄소화를 위한 청정원료로 수소가 사용되어질 것이다.

 

 

수소화는 새로운 성장의 기회

 

100년 만에 경제체계가 다시 크게 변화하고 있다. 탄소경제에서 무탄소경제로 큰 전환이 이루어지고 있는 것이다. 이미 많은 오일과 가스 회사들이 탈화석연료를 선언하고 있고 이미 석탄발전소 등을 좌초자산으로 전환하는 시도도 있다. 애플과 같이 정보통신, 전력, 운송과 물류 등의 핵심사업자들 중 일부는 이미 화석연료 산업과 절연을 선언하고 있다. 탄소중립은 우리에게 어쩌면 우려이기도 하지만 수소화는 우리에게 분명히 새로운 성장의 기회를 제공할 것이다.

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저자

 

글 | 정기석
(한국에너지기술평가원 수소연료전지 PD)