'블루수소' 넘는 궁극의 청정에너지…선진국 '백색수소 골드러시'

미·유럽·호주 등에서 백색수소 채굴 활동 활발
프랑스선 최대 2억5000만톤 추정 매장지 발견
빌 게이츠, 백색수소 스타트업에 1200억 투자

1987년 서아프리카 말리의 부라케부그 마을에서 한 인부가 우물가에서 담배를 피우던 중 폭발이 발생해 화상을 입었다. 우물은 즉시 폐쇄됐다. 이후 2011년 한 석유회사가 그 우물을 탐사한 결과 농도 98%의 수소를 발견했다. 현재 부라케부그 마을 주민들은 수소를 주에너지원으로 사용하고 있다.

전체 우주 질량의 75%를 차지하는 수소는 연소 과정에서 탄소 등 지구온난화 물질을 발생시키지 않기 때문에 '궁극의 청정에너지'로 불린다. 하지만 실온 상태에서 대부분 다른 분자와 결합해 있기 때문에 수소만을 분리해내는데 또 다른 에너지가 필요하다. 수소는 생산방식에 따라 그레이수소, 블루수소, 핑크수소, 그린수소 등 다양한 이름으로 불린다.

그런데 최근 수소를 인위적으로 생산하지 않고 자연 상태의 수소를 캐내는 '백색 수소'에 대한 관심이 급증하고 있다. 세계 각지에서 매장 수소가 발견되면서부터다.

5일 CNN, 가디언 등 외신 보도에 따르면 프랑스국립과학연구센터는 로렌 광산 분지에서 지하 1200ｍ 암석층의 물에 녹아 있는 가스 성분을 분석하던 중 수소가스를 발견했다. 그들은 이곳에 매장돼 있는 수소가스의 양이 600만~2억5000만 톤에 달할 것이라고 추정했다. 이는 지금까지 발견된 수소 매장량중 최대 규모다. 전세계에서 1년에 사용되는 수소의 양은 약 1억 톤이다.

그동안 지층에 매장된 천연 수소는 매우 드물기 때문에 경제적 가치가 없는 것으로 평가됐다. 하지만 프랑스에서 비교적 다량의 수소 매장 층이 발견되면서 분위기가 반전되고 있다. 과학 기술의 발전으로 셰일층에서 석유와 천연가스를 시추할 수 있었듯 수소 가스 채굴에 대한 기대감도 높아지고 있는 것이다. 천연 수소가 더이상 허황한 얘기가 아니라는 것이다.

미국 지질조사국의 지질화학자인 제프리 엘리스는 CNN과의 인터뷰에서 지층에 매장돼 있는 수소의 양이 수백억 톤에 달할 것으로 추정했다. 그는 "대부분은 아주 적은 양이거나 먼바다 혹은 아주 깊은 곳에 매장돼 있어 사실상 경제적 활용이 어렵다”면서도 “단 1%만 생산하더라도 200년간 5억 톤을 생산할 수 있다"고 말했다.

백색 수소 매장지는 미국, 동유럽, 러시아, 호주, 오만, 프랑스, 말리 등에서 발견되고 있다. 백색 수소의 존재와 경제적 가치가 알려지면서 이를 탐사하려는 벤처기업들도 늘고 있다. 백색 수소 발굴은 서부 개척 시대 '골드러시'에 비유되고 있다.

호주의 스타트업인 골드하이드로젠(Gold Hydrogen)은 지난 10월 호주 남부 요크반도에서 천연 수소 채굴작업을 시작했다. 이 회사는 2024년 말에는 실제 수소 채굴이 가능할 것으로 예상한다. 이곳에서는 1921년 농도 80%의 수소가 발견됐다는 기록이 남아 있다. 당시에는 석유가 목적이었기 때문에 시추 회사들은 수소에 대해서는 별 관심이 없었다.

미 덴버에 있는 콜로마(Koloma)는 빌 게이츠가 설립한 브레이크스루에너지벤처스 등으로부터 9100만달러(약 1200억원)를 투자받았다. 이 회사는 시추 장소 및 상용화 시점에 대해서는 입을 다물고 있다.

미국 내추럴하이드로젠에너지(Natural Hydrogen Energy)는 2019년 네브래스카에서 수소 시추를 완료하고 새로운 유정을 개발할 계획이다. 이 회사를 설립자인 비아체슬라프 즈곤닉은 "첫 번째 상용화 시점에 매우 근접해 있다"고 밝혔다.

천연 수소 시추는 짧게는 수년 길게는 수십 년이 걸릴 수 있는 매우 불확실한 사업이다. CNN은 각국의 규제와 생산비가 장애물이라고 지적했다. 말리의 경우 수소 생산 비용은 1kg당 1달러에 불과하다. 그린 수소의 생산비용이 kg당 6달러에 달한다는 점과 비교하면 상당히 저렴하다. 하지만 이 비용은 시추 기간이나 장소에 따라 급등할 수 있다. 세계경제포럼(WEF)은 프랑스 로렌 광산의 경우 농도 90%의 수소를 얻기 위해서는 깊이 3000ｍ까지 시추를 해야 하는 것으로 분석했다.

국내는 아직 백색 수소에 대한 관심은 크게 없는 상황이다. 정부 및 산업계는 탄소포집·활용·저장(CCUS) 방식을 이용한 블루수소와 재생에너지를 이용한 그린수소를 포괄하는 개념인 청정수소에 집중하고 있다.

강희종 기자 mindle@asiae.co.kr