왜 사람들은 '그린수소'만 말하는가?

왜 사람들은 '그린수소'만 말하는가?

대학생신재생에너지기자단 30기 김나현

[자료 1. 왜 사람들은 '그린수소'만 말하는가]

출처 : ⓒ30기 김나현 Gemini 생성

지질수소의 골드러쉬 

골드러시란 새로 발견된 금광으로 사람들이 몰려드는 현상을 뜻하는 말로 새로운 장이 열리면 기업과 투자자들이 몰려드는 현상을 이른다. 지금 바로 그 ‘지질수소의 골드러시’가 일어나고 있다. 과거부터 땅으로부터 캐는 수소에 대한 많은 보고들이 있었지만 땅으로부터 시추하는 것에는 오직 석유, 천연가스와 같은 탄화수소에만 집중했기 때문이다. 하지만 현재는 다르다. 마이크로소프트의 창업자로 유명한 빌 게이츠 역시 기후변화에 대응하기 위해 2015년 브레이크스루 에너지 벤처스(BEV)를 설립했고, 브레이크스루 에너지 벤처스는 지질수소 기업 콜로마(Koloma)에 9,100만 달러(약 1,200억 원)를 투자했다. 세계적으로 선구안이 있다고 인정받은 빌 게이츠가 지질수소 기업에 투자한 이유는 무엇인가? 바로 지질수소가 그린수소에 비해 약 1kg당 5배 정도의 압도적인 가격 경제성과 효율성이 있기 때문이다. 

또한 과거에는 허황된 꿈이라는 평가를 받았지만 현재 중국 쓰촨성에서는 천연수소가 지표면에 분출되는 현상이 확인됐다. 순도는 98.24%로 세계 최고의 수준에 이른다. 뿐만 아니라 미국, 동유럽, 러시아, 호주 등 여러 나라에서도 자연수소가 발견되고 있다.

이처럼 해외의 사례만 봐도 다들 그린수소에만 얽매이지 않고 지질수소의 문을 열고 있다는 것을 알 수 있다. 그렇다면 우리나라는 어떤가?

한국의 자연수소 탐사 현황 

[자료 2. 한국지질도의 변천과정]

출처 : 한국지질자원연구원(KIGAM) 

물론 우리나라에서도 연구가 차근차근 이어지고 있다. 최근 한국지질자원연구원(KIGAM)에서는 한국 지질연구의 토대가 될 국가기본지질도를 1924년에 시작하여 약 100년에 걸쳐 완성했다. 위 지도는 일반적인 지도와는 달리 지표에 나타난 암석의 분포, 땅속의 지질 구조를 나타내는 지도로, 1:5만의 축적으로 정밀도가 매우 높다. 비록 자연수소만을 위해 제작된 지도는 아니지만 국토가 어떤 과정을 거쳐 형성되었는지에 대한 내용을 담고 있어 지질 속 어느 곳에서 수소 반응이 일어날 가능성이 큰지, 그렇게 생성된 수소가 잘 보존될 수 있는 환경(저류)에 있는지 등을 알아내는 데 ‘나침반’의 역할을 할 수 있다. 즉, 국토를 효율적으로 사용할 수 있는 토대를 만든 동시에 자연수소를 찾아낼 수 있는 ‘보물 지도’의 역할까지 겸비한 셈이다. 이러한 흐름에 발맞추어 한국지질자원연구원은 미래 국가지질조사의 역할과 발전 방향을 논의하기 위해 국가기본지질도 완간 국제 학술포럼을 개최하기도 했다.

[자료 3. 수소 검지기를 활용하여 지표조사를 수행하고 있는 모습]

출처 : 한국석유공사

이와 함께 한국석유공사는 자연수소 측정장치를 활용하여 국내 최초로 수소 발생 연구를 진행하고 있으며 ‘자연수소탐침장치’를 개발하여 특허를 출원한 바 있다. 위 기술은 토양에 장치를 삽입하여 지하에서 발생하는 수소 가스를 측정하는 것으로 별도의 필터 및 배수 시스템을 이용해 토양 수소 측정에 가장 큰 제약인 물의 영향을 최소화하여 정밀도를 확실하게 확보했다. 이후 한국석유공학회 춘계학술발표회에 참가하여 국내 자연수소 존재 확인을 위한 측정기술을 발표하여 주목을 받고 있다. 이와 같은 성과들은 우리나라 또한 자연수소를 탐사하고 활용할 수 있는 기술적 토대를 갖추게 된 것을 보여준다.

그럼에도 왜 언론과 시장은 그린수소에만 집중하는가 

그린이라는 단어를 생각했을 때 대부분은 친환경의 이미지를 떠올릴 것이다. 일상생활에서도 그린이라는 단어를 쉽게 접할 수 있으며 ‘그린벨트’, ‘그린라벨링’만 봐도 친환경의 이미지가 강하게 각인되어 있다. 이러한 메커니즘으로 그린은 대중의 무의식 속에서 무조건 좋고 친숙한 것으로 자리 잡았다. 물론 그린수소는 탄소 배출이 전혀 없고, 충분한 기술과 인프라가 뒷받침된다면 재생에너지와 물만으로 무한히 생산할 수 있다는 확실한 장점이 있다. 

그렇지만 우리는 그린이 주는 친근감과 호의적인 이미지에 갇혀 현실적인 비용과 기술을 배제한 채 그린수소만을 추구하고 있는 것이 아닌지 생각해 봐야 한다. 그린수소를 만들기 위해서는 엄청난 전력이 들어가는데 우리나라의 국토는 좁고 신재생에너지 발전 단가가 매우 높아 국내 수소 밸류체인을 갖춘 현대차그룹조차 그린수소 생산 단가는 kg당 1만 원이 훌쩍 넘어 약 2만 원에 달한다. 물론 모든 수소기술에는 넘어야 할 산이 많을 것이다. 하지만 수소 업계에서도 국내 그린수소 생산 단가와 국내 여건을 고려하였을 때 그린수소 생산만으로는 한계가 있다며 반발하였으며 정부 또한 청정수소 생산 및 인프라 구축을 위해 편성한 예산을 2년 연속 집행하지 못하고 이월 처리한 바 있다. 우리가 현재 궁극적인 목표만을 바라본 채 현실을 마다하고 있는 것이 아닌지 생각해 봐야 한다.

떠오르는 천연수소 

천연수소는 공장이나 화학 공정을 통해 만들어내는 인공수소와는 달리, 지구 내부의 지질학적 반응으로 자연적으로 생성되어 매장되어 있는 수소를 의미한다. 발견되는 장소가 지층이기에 ‘지질수소’라고도 부르며, 금처럼 엄청난 경제적 가치를 가지기에 ‘골드수소’, 깨끗함과 자연상태를 상징하여 ‘화이트수소’라고 불리기도 한다.

[자료 4. 사문석화 반응(Serpentinization)]

출처 : ⓒ30기 김나현 Gemini 생성

천연수소의 대표적인 생성 원리는 사문석화 반응이다. 사문석화 반응(Serpentinization)이란 지구 맨틀 근처의 철과 마그네슘이 풍부한 감람석이나 휘석 같은 1차 광물이 지하수와 만나 반응하는 과정이다. 광물 속 철 성분이 전자를 잃고 3가 철로 산화되면, 그와 동시에 물이 환원되면서 순수한 수소 가스가 발생하게 되는 지질학적 반응이다. 이 과정에서 1차 광물이 2차 광물인 사문석으로 변하기 때문에 사문석화 반응이라고 부르는 것이다. 주로 200~310도의 온도 범위에서, 높은 압력의 조건에서 사문석화 반응이 가장 효율적으로 일어난다. 암석 틈새에서 발생하는 수소 가스는 매우 가볍기 때문에 ‘덮개암’이라는 덮개 아래의 공간에 갇혀 존재하게 된다. 우리는 이 저류층에 관을 박아 수소를 시추해서 사용하는 것이다. 그러한 점에서 그린수소와 비교하여 보자면 대규모의 재생에너지와 수전해 인프라가 필요한 그린수소와 달리 천연수소는 그저 땅에서 시추하여 불순물을 제거하는 단순 공정만을 거치면 바로 연료로 사용할 수 있다.

과거에는 허황된 꿈으로만 일컬어졌지만 최근에는 관련 기술과 관련 사례가 나오면서 천연수소의 장이 활발해지고 있다. Ellis & Gelman(2024) 학술연구에 따르면 전세계 지하 수소의 총량은 10^9~10^16 톤으로 발열량 기준으로 현재 전 세계에서 확인된 매장 천연가스의 2배로 추정된다. 하지만 실제 회수 가능량은 많은 요소들에 의해 제한되며, 어느 지역에 정확히 얼마나 매장되어 있는지는 파악하기 어렵다는 한계는 존재한다. 그러나 이는 현재 우리가 석유와 천연가스를 수입 수출하여 매장지역의 한계를 극복했듯 파이프라인과 수송 연결망을 구축하여 충분히 해결할 수 있을 것이다.

색깔의 틀에 갇히지 않는 수소 믹스의 필요  

우리는 색깔에 틀에 갇히지 않는 수소 믹스가 필요하다. 탄소배출이 없다는 이유만으로 그린수소를 밀고 나가는 사이 현실의 벽에 부딪혔다. 2년 동안 정부가 청정수소 생산 및 인프라 구축 예산을 집행하지 못하고 이월 처리한 사례가 그를 잘 보여준다. 우리가 궁극적인 목표만을 바라본 채 현실을 마다하고 있는 것이 아닌지 생각해 봐야 한다. 이제는 그린수소를 위한 대규모 인프라를 구축하기를 기다릴 것이 아니라 수소 믹스의 방법으로 도약해야 한다. 한국지질자원연구원의 국가기본지질도 완간과 한국석유공사의 자연수소 탐침장치 개발 등을 토대로 우리나라는 다양한 수소를 적재적소에 활용하는 수소 믹스로 도약해 나갈 수 있을 것이다. 산업계뿐만 아니라 우리 또한 미래 수소를 소비할 소비자의 입장에서 그린이라는 이미지가 주는 틀과 지속 가능한 에너지 방향에 대해 다시 생각해 보아야 할 시점이다.

수소에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "지구엔 이롭지만 지갑엔 부담: 한국 그린수소의 경제성", 29기 임혜원, https://renewableenergyfollowers.org/renewable-energy/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=171810569&t=board

2. "그린수소, 미래 에너지 패권을 바꿀까", 27기 이서영,천혜원 28기 이건혁 29기 염동혁, 조수윤, https://renewableenergyfollowers.org/renewable-energy/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=171810569&t=board

참고문헌 

[지질수소의 골드러시] 

1) 강희종, “’블루수소’넘는 궁극의 청정에너지…선진국 ‘백색수소 골드러시’”, 아시아경제, 2023.11.05, https://view.asiae.co.kr/article/2023110317052497846

2) 이인수, “중국 쓰촨상서 천연 수소 노다지 터졌다…순도 98.24% 역대 최고”, 글로벌이코노믹, 2026.08.21 , https://www.g-enews.com/view.php?ud=202608211334342177e250e8e188_1

[한국의 자연수소 탐사 현황] 

1) 구본혁, ““한반도 땅속 100년 기록”…지질자원硏, ‘국가기본지질도’ 완성”, 헤럴드경제, 2026.08.31, https://biz.heraldcorp.com/article/10857207?ref=naver

2) 김소연, “한국 지질연구 근간 될 국가기본지질도, 100년 만에 완간”, 동아사이언스, 2026.08.31, https://www.dongascience.com/news/79673

3) 연지안, “’국토 표준 정보’ 국가기본지질도 100만에 완간”, 파이낸셜뉴스, 2026.09.10, https://www.fnnews.com/news/202609041532424065

4) 이승섭, “한국석유공사, 자연수소 탐사 등 친환경 신기술 성과 학계서 주목”, 화이트페이퍼, 2025.04.27, https://www.whitepaper.co.kr/news/articleView.html?idxno=245847

5) 한국지질자원연구원(KIGAM), “국가기본지질도 100년의 결실, 한반도를 넘어 세계로!”, 2026.08.31,https://www.kigam.re.kr/board.es?mid=a10703040000&bid=0025&list_no=65372&act=view

6) 황병우, “”땅속에서 수소 찾는다”한국석유공사 ‘자연수소 탐침장치’개발”, 파이낸셜신문, 2023.03.30, https://www.efnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=102550

[그럼에도 왜 언론과 시장은 그린수소에만 집중하는가] 

1) 윤병호, “수소 포기 수순?…기후부, 2년 연속 청정수소예산 한푼도 안써”, 에너지경제신문, 2026.09.01, https://m.ekn.kr/view.php?key=20260831022008620

[떠오르는 천연수소] 

1) 김재경, “천연수소(natural hydrogen)의 잠재성 분석과 정책적 시사점”, 에너지경제연구원, 2026, pp. 3.6-7,26, https://www.keei.re.kr/board.es?mid=a10101050000&bid=0001&act=view&list_no=127309&cg_code=C04

[색깔의 틀에 갇히지 않는 수소 믹스의 필요]