수소를 탄소 중립의 핵심 수단으로 활용하되, 환경적 이득을 극대화하기 위해 '누출 방지'가 필수적인 것으로 분석됐다.
수소 생산, 저장, 운송 과정에서 발생하는 의도치 않은 누출이 `지구온난화의 주범' 인 메탄을 줄이려는 노력을 방해해 결과적으로 온난화를 악화시킬 수 있기 때문이다.
일본 해양연구개발기구(JAMSTEC)를 포함한 국제 공동 연구팀은 최근 이같은 내용의 'Global Hydrogen Budget(전 지구 수소 수지)' 보고서를 네이처 지를 통해 발표했다.
이 연구는 수소가 직접적인 온실가스는 아니지만, 대기 중 화학 반응을 통해 간접적으로 지구 온난화를 심화시킨다는 점을 과학적으로 규명한 최초의 종합 보고서여서 주목된다.
수소의 '간접적' 온난화 효과
수소 자체는 열을 가두지 않지만, 대기 중에서 다음과 같은 반응을 일으켜 온난화를 유도한다.
첫째, 메탄 수명 연장이다. 수소는 대기 중의 세정제 역할을 하는 '수산화 라디칼(OH)'과 반응하여 이를 소모한다. 이로 인해 강력한 온실가스인 메탄이 분해되지 않고 대기 중에 더 오래 머물게 된다.
둘째, 오존 및 수증기 생성이다. 대기 중 수소 반응은 대류권 오존과 성층권 수증기 농도를 높여 추가적인 온난화 효과를 발생시킨다.
보고서에 따르면 수소의 간접 온난화 효과는 100년 기준으로 이산화탄소보다 약 11배 강력하며, 20년 기준으로는 37배에 달한다.
수소 발생 및 흡수원 현황 (1990~2020)
연구팀은 지난 30년간의 전 지구 수소 흐름을 분석했다.
연간 약 70 Tg(테라그램)이 배출된다. 주요 원인은 메탄의 광화학적 산화, 화석 연료 연소, 그리고 수소 생산 과정에서의 누출(Leakage) 등이다.
연간 약 68 Tg이 사라진다. 주로 토양 내 미생물에 의한 흡수와 대기 중 화학 반응을 통해 제거된다.
동아시아와 북미는 화석 연료 사용으로 인한 수소 배출량이 가장 많았고, 아프리카와 남미는 자연적인 발생 및 흡수량이 컸다.
작지않은 기온 상승 기여도
2010년부터 2020년 사이 대기 중 수소 농도 상승으로 인해 지구 표면 온도가 약 0.02°C 상승한 것으로 추정된다.
수소 경제가 활성화됨에 따라 누출 관리가 제대로 되지 않을 경우, 미래 시나리오에 따라 0.01~0.05°C의 추가적인 기온 상승을 초래할 수 있다고 보고서는 추정했다.
이현주기자