'수소' 대책없이 배출하면...대기중 '메탄' 되레 증가

김나윤 기자 / 기사승인 : 2023-03-17 09:16:15
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수소 배출량 임계치 넘으면 메탄분해 방해
메탄 증가시키면서 온실효과 부채질 우려
▲수소 배출이 증가하면 OH가 수소 분해에 더 많이 사용돼 메탄 분해량이 떨어진다. (사진=프린스턴대학 자료 갈무리)

청정연료로 알려진 수소연료가 대기중 메탄수치를 증가시킬 수 있다는 연구결과가 나왔다.

미국 프린스턴대학교는 미 해양대기청(NOAA)과 함께 대기중 수소 배출량이 특정 임계치를 넘길 경우 화학반응을 일으키면서 대기중 메탄이 분해되는 현상을 방해할 수 있다는 사실을 밝혀냈다고 사이언스데일리가 13일(현지시간) 보도했다.

대기중에는 '하이드록실 라디칼(OH)'이 존재한다. OH는 수소와 산소가 결합된 작은 분자로 매우 빠르게 나타나고 사라지기 때문에 측정하기 어렵다. OH는 메탄이나 오존과 같은 온실가스를 대기중에서 제거하는 역할을 하기 때문에 '대류권의 세제'로도 불린다.

수소 배출량이 급증하면 그만큼 메탄 분해에 쓰일 수 있는 OH 양이 줄어들 수 있다는 것이다. 이에 따라 온실효과가 이산화탄소의 최대 84배에 달하는 메탄이 대기중에 잔류하는 시간이 더 길어지면서 온난화를 더 진행시킨다. 

논문의 제1저자인 마테오 베르타니(Matteo Bertagni) 박사는 "수소는 이론상 미래의 연료지만 실제로는 해결해야 할 환경적·기술적 문제가 많다"며 정부의 수소 생산 인센티브가 확대돼 수소배출이 급증하면 기후변화에 예기치 못한 부정적 영향을 초래할 수 있다고 경고했다.

연구에 참여한 아밀케어 포르포라토 교수는 "수소 배출 임계값 설정에 적극적으로 나서서 미래 수소인프라의 설계 및 구현에 활용할 수 있도록 하는 것이 절실하다"고 밝혔다.

베르타니 박사는 현재 대류권 상황을 기준으로 봤을 때 수소 생산량 대비 대기중 누출량을 나타내는 수소배출량집약도(HEI)가 그린수소의 경우 9%로 잡았다. 즉 생산된 그린수소의 9% 이상이 대기로 누출되면 메탄이 되레 늘면서 화석연료를 수소로 전환해 얻는 이점이 퇴색되는 셈이다.

블루수소는 임계값이 4.5%로 훨씬 더 낮다. 생산 과정에 메탄이 쓰이기 때문에 블루수소 생산업자는 수소 누출과 더불어 직접적인 메탄 누출도 고려해야 한다.

베르타니 박사는 "수소 및 메탄이 소량씩 누출된다면 적어도 향후 20~30년 동안 생산하는 블루수소는 화석연료보다도 못할 것"이라며 "수소와 메탄의 누출률 관리가 관건"이라고 지적했다.

다만 그는 "수소경제로의 전환이 장기적으로는 기후에 순익을 제공할 것"이라면서도 "수소 배출에 따른 단기적 온난화가 환경 및 사회경제에 돌이킬 수 없는 피해를 입힐 수 있다는 점을 간과해서는 안된다"고 강조했다. 또 그는 "수소는 제어 및 측정이 어려워 배출량을 관리하려면 가치사슬 전반에 걸쳐 수소 손실을 추적할 방안을 개발해야 한다"고 덧붙였다.

이 연구결과는 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)'에 게재됐다.

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