수소 저장 혁명: 청정 에너지의 잃어버린 연결고리 찾기

2024년 말, 미국 콜로라도에서 국립재생에너지연구소(NREL)와 GKN Hydrogen이 세계 최초의 500kg 수소 금속수소화물 ‘메가탱크’를 가동했습니다.
일본의 LH2 운반선 스이소 프론티어는 2022년에 호주에서 일본으로 액화수소를 운송하는 데 성공했습니다.
Hydrogenious LOHC Technologies는 독일 도르마겐에 연간 약 1,800톤의 수소를 벤질톨루엔 LOHC 시스템에 저장하는 세계 최대 규모의 LOHC 플랜트인 Project Hector를 건설 중이며, 2025년 4월 승인 및 2027년 개장을 계획하고 있습니다.
유타주의 Advanced Clean Energy Storage(ACES)는 220MW 전해조 농장에서 생산된 수소를 두 개의 소금 동굴에 저장할 예정이며, 2025년에는 초기 30% 수소 혼합을, 2045년까지 100% 수소 사용을 목표로 하고 있습니다.
독일의 Uniper 소금 동굴 파일럿 프로젝트는 2024년 9월 수소 주입을 시작했으며, 초기 결과는 성공적인 밀봉 및 회수를 보여주고 있습니다.
도요타 미라이 연료전지 자동차는 약 700bar의 압력으로 수소를 탱크에 저장하여 약 500~600km(300마일 이상)의 주행거리를 제공합니다.
스웨덴 룰레오에 위치한 HYBRIT의 지하 수소 저장 동굴은 100세제곱미터 크기로, 2022년에 개장했습니다.
유럽연합은 2024년 5월 수소 가치사슬 및 저장 혁신을 포함하는 IPCEI Hy2Move를 승인했습니다.
2024년 말 NASA의 실험에서 액화수소 탱크의 증발 손실을 약 50% 줄이는 단열재가 입증되었습니다.
수소를 액화하는 데는 에너지 함량의 약 30%가 소모되어 극저온 저장의 에너지 비용이 높다는 점을 보여줍니다.

수소는 종종 청정 에너지 경제에서 “미래의 연료”로 주목받고 있습니다. 그러나 이 약속을 실현하려면 반드시 해결해야 할 중요한 과제가 있습니다. 바로 수소를 효율적이고 안전하며 대규모로 저장하는 방법입니다. 왜 이것이 그렇게 중요할까요? 수소는 물과 재생에너지 전기로 무한정 생산할 수 있으며(“그린 수소”), 사용 시 온실가스를 배출하지 않고 오직 물만 생성합니다. 또한 파운드당 에너지 함량이 어떤 연료보다 높지만, 기체 상태에서는 밀도가 매우 낮습니다 energy.gov. 실질적으로, 압축하지 않은 수소는 휘발유 탱크와 같은 에너지를 저장하려면 집보다 더 큰 탱크가 필요합니다. 따라서 효과적인 저장 방식이 차량, 발전 시스템, 산업용으로 충분한 수소를 합리적인 부피에 담기 위해 필수적입니다 energy.gov. 국제에너지기구(IEA)는 “수소는 재생에너지로부터 에너지를 저장하는 주요 옵션 중 하나”라고 밝히며, 수일 또는 수개월에 걸친 장기 저장에 있어 가장 저렴한 비용이 될 수 있다고 평가합니다 iea.org.

수소가 전 세계 에너지 전환에서 맡는 역할은 다면적입니다. 수소는 전기화가 어려운 부문(중공업, 해운, 항공 등)을 탈탄소화하고, 태양이 비치지 않거나 바람이 불지 않을 때를 대비해 잉여 재생에너지를 저장하는 방법을 제공합니다iea.org. 많은 전문가들은 수소 저장을 간헐적인 재생에너지 생산과 24시간 지속되는 에너지 수요를 연결하는 “잃어버린 고리”로 보고 있습니다. “수소는 오늘날 전례 없는 모멘텀을 누리고 있습니다. 세계는 수소를 우리의 청정하고 안전한 에너지 미래의 중요한 일부로 만들 수 있는 이 독특한 기회를 놓쳐서는 안 됩니다,”라고 IEA 사무총장 파티 비롤이 말했습니다iea.org. 요약하자면, 수소 저장 기술을 마스터하는 것이 넷제로 경제에서 수소를 청정 연료이자 에너지 버퍼로 활용하는 열쇠입니다.

수소를 저장하는 방법(그리고 그 이유)

석유나 천연가스와 달리, 수소는 지하에서 바로 얻을 수 있는 것이 아니라 생산한 뒤 저장·운송해야 합니다. 하지만 수소는 가장 가벼운 원소임에도 불구하고 저장이 결코 쉬운 일이 아닙니다nrel.gov. 일반적인 조건에서 수소는 확산된 기체이기 때문에, 엔지니어들은 저장을 위해 수소를 더 조밀하게 압축하는 다양한 방법을 개발해왔습니다. 대체로 수소는 물리적으로 고압 기체 또는 극저온 액체 형태로, 혹은 화학적으로 다른 물질 내에 저장할 수 있습니다.

왜 이렇게까지 해야 할까요? 효과적인 수소 저장은 청정 에너지 비축량을 쌓을 수 있게 해주기 때문입니다. 예를 들어, 남는 태양광이나 풍력 전기로 물을 분해해 수소를 만들고, 이를 저장했다가 필요할 때 연료전지나 터빈에서 다시 전기로 변환할 수 있습니다. 이런 에너지 공급의 시차 조정 능력은 재생에너지가 주도하는 전력망에 필수적입니다. 수소 저장은 또한 연료전지 차량이 장거리 주행을 위해 충분한 연료를 탑재할 수 있게 하고, 산업 시설이 중요한 공정에 대비해 비상용 수소를 비축할 수 있게 해줍니다. 본질적으로, 수소를 저장하면 수소가 유연한 에너지 통화가 됩니다 – 초과 그린 에너지가 있을 때 생산하고, 에너지가 필요할 때 어디서든 소비할 수 있습니다.

주요 수소 저장 방식

오늘날 연구자들과 산업계는 각각 장단점이 있는 여러 수소 저장 방식을 연구·추진하고 있습니다:

압축 수소 가스: 수소를 저장하는 가장 간단한 방법은 고압 실린더에 기체 상태로 저장하는 것입니다. 수소 가스는 350–700 bar 압력(5,000–10,000 psi)의 튼튼한 탱크 energy.gov에 압축되어 밀도가 크게 증가합니다. 이것이 수소 연료전지 자동차가 H₂를 저장하는 방식입니다. 예를 들어, 토요타 미라이의 탱크는 약 700 bar의 압력으로 수소를 저장하며, 약 500–600 km(300마일 이상) 주행이 가능합니다. 압축 가스 저장은 검증된 방식이며 빠른 충전이 가능하지만, 탱크가 부피가 크고(두꺼운 탄소섬유 벽) 700 bar에서도 수소의 부피당 에너지는 휘발유의 일부에 불과합니다. 단순성 덕분에 차량 및 소규모 저장에 이상적이지만, 대규모로 확장하려면 많은 대형 실린더나 대형 저장 용기를 사용해야 합니다.
액체 수소(극저온 저장): 수소 가스를 -253 °C(-423 °F)까지 냉각하면 액체가 되어 리터당 훨씬 더 높은 에너지 밀도를 달성할 수 있습니다 energy.gov. 액체 수소(LH₂)는 수십 년 동안 로켓 연료 탱크(예: NASA의 새턴 V와 스페이스 셔틀)에서 사용되어 왔습니다. 현재는 대량 운송(탱커 트럭이나 선박 등)과 충전소에서의 활용이 모색되고 있습니다. 장점은 액체 수소가 700 bar 가스보다 약 8배 더 밀도가 높다는 것입니다. 그러나 값비싼 극저온 탱크와 초단열이 필요하고, 시간이 지나면 일부 수소가 기화되어 손실됩니다. 수소를 이 온도로 유지하는 데 많은 에너지가 소모됩니다. 최대 밀도가 필요할 때 액체 저장이 적합합니다. 예를 들어, 일본의 선구적인 LH₂ 운반선 Suiso Frontier는 2022년 호주에서 일본으로 액체 수소를 운송하는 데 성공했습니다. 앞으로 액체 수소는 항공기와 선박의 연료 또는 유통 형태로 사용될 수 있지만, 기화 손실과 냉각 비용이 여전히 주요 과제입니다.
금속 수소화물(고체 상태 저장): 흥미로운 방법 중 하나는 수소를 고체 물질 내부에 저장하는 것입니다. 특정 금속과 합금(예: 마그네슘, 티타늄 또는 란타넘-니켈 화합물)은 수소 기체를 그들의 결정 구조 내로 쉽게 흡수하여 금속 수소화물을 형성합니다. 이는 본질적으로 수소를 위한 금속 스펀지입니다. 이 방법은 수소를 안정적인 고체 형태로 전환합니다 nrel.gov. 예를 들어, 일부 니켈 기반 합금은 중간 압력과 온도에서 수소를 흡수하고, 가열 시 방출할 수 있습니다. 가장 큰 장점은 안전성과 밀도입니다. 수소가 고체 매트릭스에 고정되어 고압이나 극저온이 필요하지 않습니다 nrel.gov. 이로 인해 두꺼운 벽의 탱크가 필요하지 않을 수 있으며, 부피 면에서 매우 컴팩트합니다(금속 수소화물은 액체 H₂보다 더 높은 체적 밀도를 달성할 수 있습니다). 단점은 무게—금속은 무겁기 때문입니다—그리고 수소를 방출하기 위해 열 투입이 필요하다는 점입니다. 금속 수소화물 시스템은 고정형 저장용으로 시연되고 있습니다. 2024년 말, NREL과 GKN Hydrogen이 주도하는 파트너십은 콜로라도에서 최초의 500kg 수소 금속 수소화물 “메가 탱크”를 가동했습니다 nrel.gov nrel.gov. “금속 수소화물이 수소 저장 기술로서 수년간 존재해 왔지만, 상업적 규모에서는 비교적 새로운 기술입니다.”라고 GKN Hydrogen의 Alan Lang은 말합니다. NREL의 이러한 시연은 대규모 에너지 저장에서 안전성, 설치 공간, 효율성 측면에서 그 실현 가능성과 고유한 가치를 입증하고 있습니다 nrel.gov.
액상 유기 수소 운반체(LOHCs): 또 다른 혁신적인 접근법은 수소를 액상 화학물질에 저장하는 것으로, 일종의 충전식 연료와 비슷합니다. 액상 유기 수소 운반체는 안정적인 오일 형태의 액체(예: 톨루엔 또는 디벤질톨루엔)로, 화학적으로 수소를 “적재”했다가 다시 “방출”하여 수소를 꺼낼 수 있습니다. 본질적으로, 수소 가스는 수소화 반응을 통해 액체에 화학적으로 흡착되어 수소가 풍부한 액체가 되고, 이후 탈수소화 과정(열과 촉매 사용)으로 필요할 때 H₂ 가스를 방출합니다 en.wikipedia.org. LOHCs의 큰 장점은 이 액체가 상온·상압에서 취급 가능하다는 점입니다 – 극저온이나 고압 탱크가 필요 없습니다. LOHC 액체는 기존 연료 인프라를 그대로 사용할 수 있어, 휘발유처럼 펌프로 옮기고 탱크로 운송할 수 있습니다. 또한 폭발 위험이 없고, 많은 양의 수소를 고밀도로 저장할 수 있습니다(일부 LOHC는 중량 대비 약 6~7%의 수소를 저장). 단점은 화학 반응에 드는 에너지 비용입니다 – 수소를 방출하려면 가열이 필요하고, 촉매도 필요합니다. 이로 인해 왕복 효율이 떨어지며(열 회수 없이 방출 시 일반적으로 60~70% 효율) en.wikipedia.org. 하지만 연구가 이를 개선하고 있고, 안전성과 물류상의 이점 덕분에 장거리 수소 운송에 매우 매력적입니다. 실제로 2020년 일본은 세계 최초의 국제 수소 공급망을 구축하여, 브루나이에서 가와사키까지 톨루엔 기반 LOHC로 수소를 운송했습니다 en.wikipedia.org. 독일의 Hydrogenious LOHC Technologies와 같은 주요 기업들도 LOHC를 대규모로 확대하고 있습니다. Hydrogenious는 독일 도르마겐에 세계 최대 규모의 LOHC 플랜트(“Hector” 프로젝트)를 건설 중이며, 연간 약 1,800톤의 수소를 벤질-톨루엔 LOHC 시스템에 저장할 예정입니다 h2-international.com. 이 시설은 2025년 4월에 승인을 받았으며, 2027년 개장을 목표로 하고 있습니다 h2-international.com. Hydrogenious의 CEO 안드레아스 레만은 이를 “우리 LOHC 기술의 성숙도와 산업 규모 적용 가능성의 증거”라고 말합니다 h2-international.com.
화학 운반체(암모니아 및 기타): 수소는 또한 간접적으로 암모니아(NH₃)나 메탄올과 같은 수소가 풍부한 다른 화학물질로 전환하여 저장할 수 있습니다. 암모니아는 수소와 질소의 화합물로 이미 전 세계적으로(비료로서) 널리 생산 및 운송되고 있으며, 액체 수소(H₂)보다 리터당 더 많은 수소를 담을 수 있습니다. 또한 극저온 탱크가 필요하지 않습니다(암모니아는 -33°C에서 액화되며, H₂의 -253°C보다 훨씬 쉽습니다). 이 개념은 그린 수소로 “그린 암모니아”를 생산하고, 암모니아를 운송 또는 저장한 뒤(순수 수소보다 취급이 더 쉬움), 암모니아를 연료로 직접 사용하거나(일부 발전용 터빈과 선박이 암모니아 연소에 맞게 개조되고 있음) 목적지에서 다시 수소로 “분해(crack)”하는 것입니다. 장점은 기존의 암모니아 인프라(파이프라인, 탱크, 선박 등)를 활용할 수 있다는 점이지만, 암모니아를 수소로 분해하는 과정은 에너지가 많이 들고 아직 널리 보급되지 않았습니다. 이와 유사하게, 메탄올이나 기타 합성 연료도 수소의 액체 운반체로(만약 CO₂ + H₂로 만들어진다면) 탄소 중립적으로 활용될 수 있습니다. 이러한 화학 운반체는 국제 수소 무역에 유망한 방법입니다. 예를 들어, 중동과 호주에서 대규모 그린 암모니아 프로젝트가 에너지 수입국에 암모니아를 수소 대체물로 선적할 계획입니다. 운반체의 선택은 종종 최종 용도에 따라 달라집니다. 순수 H₂가 필요한 연료전지 및 차량에는 LOHC나 압축 수소가 선호될 수 있고, 선박이나 발전소 연료로는 암모니아가 직접 사용될 수 있습니다.

이러한 저장 방식 각각은 수소의 에너지 밀도를 높이고 다루기 까다로운 특성을 관리하는 핵심 문제를 해결하지만, 모든 상황에 최적의 방법은 없습니다. 실제로는 저장 기술이 혼합되어 공존할 것입니다. – 주유소의 고압 탱크, LOHC 탱커 트럭, 백업 전원 장치용 고체 저장 등 다양한 방식이 함께 사용될 것입니다.

기술적 과제와 최근의 발전

수소 저장 기술은 크게 발전했지만, 여전히 중요한 기술적 과제가 남아 있습니다. 근본적인 문제 중 하나는 과도하게 무겁거나 비싼 시스템 없이 높은 밀도를 달성하는 것입니다. 예를 들어, 차량용 압축 가스 탱크는 700bar의 압력을 견디기 위해 탄소섬유 복합재로 만들어야 하며, 이는 비싸고 차량 내 공간을 많이 차지합니다. 그럼에도 불구하고, 일반적인 700bar 탱크는 H₂를 약 5~6kg만 저장할 수 있습니다. 이는 수백 마일 주행에 충분한 양입니다. 항공기나 장거리 트럭과 같은 용도에서는 저장 장치의 무게와 부피가 에너지 밀도가 높은 디젤이나 제트 연료에 비해 큰 도전 과제입니다. 액체 수소는 밀도를 높이지만, 기화 손실(boil-off)과 수소를 액화하는 데 드는 에너지(전체 에너지의 약 30%)가 단점입니다. 수소는 누출이 잘 되기로도 악명 높습니다. H₂ 분자는 매우 작아 다른 가스를 막는 씰도 통과할 수 있습니다. 누출이 없는 시스템을 보장하고 누출을 감지하는 것은 주요 안전 이슈입니다. 수소는 인화성이 있기 때문입니다.

또 다른 과제는 재료 호환성입니다. 수소는 시간이 지남에 따라 일부 금속을 취성화시킬 수 있습니다(이를 수소 취성이라고 부름). 이로 인해 탱크나 파이프라인이 약해질 수 있습니다 energy.ec.europa.eu. 엔지니어들은 특수 강철이나 복합재를 사용하고 장비를 신중하게 테스트해야 합니다. 예를 들어, 새로운 수소 파이프라인이나 탱크 재료는 장기적인 안전성을 보장하기 위해 엄격한 압력 사이클링 및 취성 테스트를 거칩니다 energy.ec.europa.eu. 또한 효율성 문제도 있습니다. 저장의 각 단계(압축, 냉각, 흡수 등)는 에너지가 소모되어 “그린 수소” 시스템의 전체 효율을 떨어뜨립니다. 더 나은 기술로 이러한 손실을 줄이는 것이 지속적으로 추구되고 있습니다.

좋은 소식은 여러 분야에서 빠른 진전이 이루어지고 있다는 점입니다. 연구자들은 금속-유기 골격체(MOFs)와 같은 새로운 소재를 개발하고 있습니다. 본질적으로 나노미터 크기의 기공을 가진 결정성 스펀지로, 수소를 고밀도로 흡착할 수 있습니다. 이미 95,000개 이상의 MOF 소재가 발견되었으며, 이 중 많은 소재가 가스 저장에 유망함을 보이고 있습니다 southampton.ac.uk. 2024년, 사우샘프턴 대학교의 한 연구팀은 유기염을 사용해 새로운 다공성 소재를 개발했으며, 이는 스펀지처럼 수소를 저장할 수 있어 기존 MOF보다 더 저렴하고 안정적으로 수소를 저장할 수 있을 것으로 기대됩니다 southampton.ac.uk. 한편, H2MOF(노벨상 수상자 프레이저 스토다트 경 공동 창업)와 같은 스타트업들은 상온 및 저압에 가까운 조건에서 작동할 수 있는 MOF 기반 수소 저장 기술의 상용화를 위해 경쟁하고 있습니다. 이는 혁신적인 변화가 될 수 있습니다 gasworld.com gasworld.com. 프레이저 스토다트 경은 “수소 연료는 모든 가연성 연료 중에서 가장 높은 에너지 밀도를 가지며, 동시에 배출가스가 전혀 없다”고 언급했습니다. gasworld.com 이는 첨단 소재로 저장 문제를 해결한다면, 수소가 화석연료와 편의성 면에서 진정으로 경쟁하면서도 청정 에너지를 제공할 수 있음을 시사합니다.

탱크 및 인프라 기술도 발전하고 있습니다. 압축 가스의 경우, 새로운 복합 탱크 설계(Type IV 및 V 실린더)가 차량의 무게를 줄이고 용량을 늘리고 있습니다. 기업들은 극저온 압축 수소—차가운 수소와 압축 수소의 하이브리드 방식—를 테스트하여 완전 액화 없이 더 많은 가스를 탱크에 저장하려 하고 있습니다. 고체 저장 분야에서는 최근 NREL–GKN Hydrogen 프로젝트를 통해 시설의 폐열을 이용해 금속 수소화물에서 효율적으로 수소를 방출할 수 있음이 입증되었습니다. 이는 시스템 효율성을 향상시킵니다 nrel.gov nrel.gov. 2024년 500kg 수소화물 저장 장치의 가동은 고체 저장 기술이 실험실 규모에서 실제, 그리드 연계 규모로 이동하고 있음을 보여줍니다 nrel.gov. 마찬가지로, LOHC 기술도 발전하고 있습니다. 새로운 촉매와 운반체 액체가 개발되어 수소 방출에 필요한 온도와 에너지를 낮추고 있으며, Hydrogenious의 일 5톤 LOHC 저장 장치와 같은 실제 파일럿 프로젝트를 통해 장기 사이클링과 경제성이 검증되고 있습니다. 각 단계별 개선—리터당 더 많은 H₂를 저장하는 탱크, 10°C 더 낮은 온도에서 H₂를 방출하는 소재, 증발 손실을 줄이는 펌프—는 수소 저장을 주류 도입에 필요한 성능에 한 걸음 더 가깝게 만들고 있습니다.

인프라 및 안전 고려사항

수소 기반 에너지 시스템 구축은 저장 매체만의 문제가 아니라, 지원 인프라와 엄격한 안전 조치가 필요합니다. 인프라 측면에서 미래의 수소 공급망을 상상해보면, 생산(전해조 또는 개질기)에서 시작해 유통(파이프라인, 트럭, 선박), 저장, 그리고 최종 사용(연료전지, 터빈 등)으로 이어집니다. 이 공급망의 각 고리가 오늘날 개발되고 있습니다.

파이프라인: 대량의 수소를 국내에서 이동시키는 가장 효율적인 방법은 천연가스와 유사하게 파이프라인을 통한 것일 수 있습니다. 일부 국가는 전용 수소 파이프라인(유럽에는 대륙을 가로지르는 “Hydrogen Backbone”이 제안됨)을 계획하고 있으며, 그동안에는 기존 천연가스 파이프라인에 수소를 혼합하는 것이 시험되고 있습니다. 많은 시스템에서 부피 기준 약 20%까지 수소를 천연가스에 혼합하는 것이 가능하며, 이는 공급되는 가스의 CO₂ 배출을 줄일 수 있습니다(그러나 그 이상 혼합하려면 취성 및 가전제품 호환성 문제로 인해 종종 새로운 파이프나 업그레이드가 필요합니다). 예를 들어 영국의 유틸리티 회사들은 일반 가정에 20% 수소 혼합 가스를 공급하는 지역 단위 실험을 진행했으며, 소비자 입장에서는 약간 더 낮은 배출량 외에는 눈에 띄는 차이가 없었습니다. 미국에서는 SoCalGas가 가정용 요리 및 난방을 위한 파이프라인 내 수소 혼합을 시연하는 “H2 Hydrogen Home” 프로젝트를 진행 중입니다 uci.edu. 장기적으로는 산업 클러스터와 수소 “허브”를 위한 순수 수소 파이프라인 구축이 목표입니다. 기존 천연가스 파이프라인은 때때로 재활용할 수 있지만, 수소의 특성을 견딜 수 없는 구간은 교체해야 합니다. EU는 이미 이에 착수했습니다: 2024년 EU 지침은 수소 네트워크 운영자(ENNOH)와 천연가스와는 별도의 파이프라인 표준을 위한 기반을 마련했습니다 energy.ec.europa.eu.

대용량 저장 시설: 천연가스를 계절 수요에 대응하기 위해 거대한 지하 동굴에 저장하듯, 수소도 같은 방식으로 저장할 수 있습니다. 실제로, 지하 소금 동굴이 대규모 수소 저장 솔루션으로 부상하고 있습니다. 소금 지층은 밀폐성이 뛰어나고 큰 공동을 만들 수 있기 때문입니다. 주목할 만한 예로는 독일 북동부가 있습니다. 유틸리티 기업 Uniper는 2024년 9월에 “HPC Krummhörn” 파일럿을 개시했으며, 이는 최대 50만 입방미터의 수소를 압축 상태로 저장할 수 있도록 개조된 소금 동굴입니다 gasworld.com. 이 동굴은 대규모 계절별 수소 저장의 실제 운영을 시험하는 데 사용될 예정이며, 여름에 생산된 그린 수소를 겨울에 사용하기 위해 저장합니다 gasworld.com. 미국에서는 Advanced Clean Energy Storage (ACES)라는 더 큰 프로젝트가 유타주에서 건설 중입니다. 5억 400만 달러의 DOE 대출 보증을 지원받아 energy.gov, ACES는 엠파이어 스테이트 빌딩 여러 개 크기의 두 개의 거대한 소금 동굴을 이용해 220MW급 전해조 농장에서 생산된 청정 수소를 저장할 예정입니다 energy.gov energy.gov. 저장된 수소는 Intermountain Power Project의 터빈에 공급되며, 2025년에는 우선 30% 수소 혼합 연료로 시작해 2045년까지 100% 수소 연료를 목표로 하고 있습니다 energy.gov. 이러한 프로젝트들은 수소가 전력망을 위한 장기 저장 수단이 될 수 있음을 보여줍니다. 이는 수개월 동안 잉여 재생에너지를 저장하는 거대한 배터리와 유사합니다.

수송 및 충전: 소규모 유통을 위해, 압축 수소 튜브 트레일러(고압 실린더 다발을 실은 트럭)가 현재 산업체와 충전소에 H₂를 공급하는 데 널리 사용됩니다. 각 트레일러는 300~400kg의 H₂를 운반할 수 있습니다. 앞으로는 액화 수소 탱커(LNG 탱커와 유사한 단열 크라이오제닉 트럭)가 더 많은 양(트럭당 약 3,500kg)을 운반해 충전소에 공급할 수 있습니다. 일본은 앞서 언급한 바와 같이, 해상 운송을 실증하기 위해 액화 수소 운반선도 시범 운항했습니다. 수소 충전소 네트워크 구축은 연료전지 차량 보급에 필수적입니다. 2025년까지 전 세계적으로 1,000개 이상의 충전소가 운영 중(일본, 독일, 캘리포니아, 한국이 선도)이나, 수소차가 본격적으로 확산되려면 훨씬 더 많은 충전소가 필요합니다. 정부는 기존 주유소와 함께 설치되는 경우가 많은 수소 충전소 확충을 지원하고 있으며, 이들 충전소는 특수 안전 센서, 환기, 비상 차단장치 등으로 설계됩니다.

안전에 대해 말하자면, 수소의 평판(힌덴부르크 신화가 대중의 상상 속에 떠오름)을 고려할 때 당연히 주요 관심사입니다. 실제로 수소는 다른 일반 연료만큼 안전하게 다룰 수 있지만, 다른 특성으로 인해 신중한 공학적 접근이 필요합니다. 수소는 공기 중 넓은 농도 범위에서 매우 인화성이 높습니다(약 4%~75%의 H₂가 공기 중에서 점화될 수 있음). 긍정적인 점은, 자동 점화 온도가 매우 높다는 것(즉, 점화되려면 상당한 열원이 필요함)과 수소 분자가 매우 가벼워서 실외에서 누출이 발생하면 수소 가스가 빠르게 상승하고 확산된다는 점입니다. 이는 휘발유나 프로판이 지상에 고일 수 있는 것과 다릅니다. 이러한 빠른 확산은 야외 환경에서 화재 위험을 줄일 수 있습니다. 그러나 밀폐된 공간에서는 수소가 천장 근처에 축적될 수 있으므로(공기보다 가벼움), 시설에는 적절한 환기와 수소 감지기가 필요합니다. 특이한 점 중 하나는 수소가 낮에는 거의 보이지 않는 불꽃으로 연소한다는 것입니다. 따라서 수소 시설에서는 눈으로 볼 수 없는 점화를 감지하기 위해 불꽃 감지기(자외선/적외선 센서)를 사용합니다.

재료 및 부품 표준 역시 안전의 핵심입니다. 수소가 일부 금속을 취성화시키는 경향이 있기 때문에, 탱크, 밸브, 파이프는 반드시 호환 가능한 재료(예: 스테인리스강, 고분자, 수소 침투에 강한 복합소재)로 제작하거나 라이닝해야 합니다. 차량용 모든 수소 저장 탱크는 화재 시험, 낙하 시험, 극한 압력 시험을 거쳐 심각한 사고에서도 파손되지 않도록 합니다. 충전소는 정전기 방지를 위해 고품질 분리 커플링과 접지선을 사용합니다. 업계는 코드 및 표준(ISO 및 NFPA 표준 등)을 철저히 개발하여 수소 시스템 설계를 규정하고 있으며, 이는 천연가스에 오랫동안 적용된 표준과 유사합니다.

대중 교육 역시 안전의 일부입니다. 예를 들어, 수소차에서는 수소 누출을 냄새로 감지할 수 없다는 점(H₂는 천연가스의 머캅탄 냄새와 달리 무취임)을 알리는 것이며, 이 때문에 자동 감지기가 설치됩니다. 전반적으로, 산업 현장(정유소, 비료 공장, NASA 시설)에서 수십 년간 수소를 다뤄온 경험은 적절한 예방 조치를 취하면 수소도 기존 연료만큼 안전하게 사용할 수 있다는 신뢰를 줍니다. 수소 인프라를 구축함에 따라, 규제 당국과 기업들은 ‘안전 최우선’ 접근법을 취하고, 보수적인 설계 선택과 철저한 시스템 테스트를 통해 대중의 신뢰를 얻고 있습니다.

주요 기업, 프로젝트, 투자 현황

글로벌 수소 추진은 산업계 주요 기업과 대규모 투자를 이끌어내고 있습니다. 에너지 대기업부터 기술 스타트업, 정부에 이르기까지 다양한 주체가 참여하고 있습니다. 다음은 수소 저장 붐을 주도하는 주요 주체와 대표 프로젝트의 스냅샷입니다:

산업용 가스 기업들: 린데, 에어리퀴드, 에어 프로덕츠와 같은 오랜 기간 산업용 수소를 공급해온 기존 기업들은 새로운 수소 인프라에 대규모 투자를 하고 있습니다. 이들은 대규모 액화, 압축, 유통 등에서 전문성을 가지고 있습니다. 예를 들어, 에어리퀴드는 2024년 엑손모빌과 함께 텍사스 수소 프로젝트에 8억 5천만 달러를 투자한다고 발표했으며, 베이타운(TX)에 대규모 저탄소 수소 및 암모니아 시설을 지원하기 위한 신규 공기 분리 장치와 파이프라인을 건설할 예정입니다. gasworld.com. 에어리퀴드와 린데는 함께 수천 킬로미터에 달하는 수소 파이프라인(특히 미국 걸프코스트와 북유럽 지역)을 운영하고 있으며, 이를 확장하고 있습니다. 이들 기업은 또한 대용량 수소 저장소 개발에도 나서고 있습니다. 에어리퀴드는 수소 액화기를 건설했으며(세계 최대 규모 중 하나가 네바다에 위치, 서부 해안 충전소에 액체 수소 공급), 에어 프로덕츠는 대규모 “그린 수소” 생산 및 수출 프로젝트(예: 사우디아라비아에서 수출용 그린 암모니아 생산을 위한 50억 달러 프로젝트)에 투자하고 있습니다. 이들 기존 기업들은 깊은 엔지니어링 노하우를 보유하고 있으며, 저장 기술의 대형화에 필수적입니다(예: 린데는 전 세계 수소 프로젝트에 사용되는 고압 탱크와 극저온 용기를 다수 생산).
에너지 및 석유·가스 메이저 기업들: 많은 전통적 석유회사와 유틸리티 기업들이 수소 분야로 전환하고 있습니다. 셸, BP, 토탈에너지, 셰브론은 수소 부서를 신설하고 파일럿 프로젝트를 시작했습니다. 셸은 유럽에 수소 충전소를 건설했으며, REFHYNE 프로젝트(독일 정유소 내 EU 최대 규모 전해조 중 하나)의 파트너입니다. BP는 호주에서 계획 중인 수소 허브에 참여하고 있습니다. 셰브론은 유타의 ACES 프로젝트에 투자했으며, Hydrogenious LOHC에도 지분을 보유하고 있습니다. 중동의 석유회사들(사우디 아람코, UAE의 ADNOC)은 탈탄소화 시대에도 에너지 공급자로 남기 위해 수소/암모니아 수출 계획에 막대한 자금을 투입하고 있습니다. 유니퍼, RWE, 에넬과 같은 대형 유틸리티 기업들은 전력망 균형을 위한 수소 저장소 개발과 가스 인프라의 수소 전환을 추진 중입니다. 미쓰비시 파워도 주요 기업 중 하나로, 유타 ACES 프로젝트에 수소 연소가 가능한 가스터빈을 공급하고 있으며, 2023년 일본에서 30% 수소 혼합 연료로 발전소를 가동하는 획기적인 테스트를 완료했습니다. 이들 대기업은 종종 생산, 저장, 최종 사용을 통합하는 시범 프로젝트의 통합자 역할을 합니다.
혁신적인 스타트업: 반면, 많은 스타트업과 연구 기반 스핀오프들은 특정 저장 기술에 도전하고 있습니다. 우리는 H2MOF(MOF 소재에 집중)도 언급했습니다. 또 다른 예로는 Hydrogenious LOHC(2013년 설립, 현재 Chevron과 Mitsubishi의 지원을 받는 LOHC 분야 선두주자)가 있습니다. GKN Hydrogen(영국 엔지니어링 기업의 지원을 받음)은 마이크로그리드를 위한 금속 수소화물 저장 시스템을 추진하고 있습니다. Plug Power는 주로 연료전지와 전해조로 알려져 있지만, 지게차 연료용 전국 수소 공급망을 지원하기 위해 수소 액화 및 저장 분야에서도 혁신을 이루고 있습니다. 스타트업들은 또한 화학적 수소 저장(Fraunhofer가 소형 차량용으로 개발한 마그네슘 수소화물 기반 페이스트인 Powerpaste 등)과 새로운 암모니아 분해 촉매에도 도전하고 있습니다. 이 생태계는 소규모 벤처 지원 기업부터 대형 산업 그룹까지 아우르며, 모두가 수소 저장 및 운송 방식을 개선하기 위해 경쟁하고 있습니다.
주요 프로젝트: 기업을 넘어, 일부 프로젝트들은 그 규모와 중요성에서 주목할 만합니다:
- Advanced Clean Energy Storage (유타, 미국): 앞서 설명한 바와 같이, 이곳은 세계 최대 규모의 수소 에너지 저장소 중 하나가 될 예정이며, 대도시 하루치 전력에 해당하는 동굴 저장 용량을 갖추게 됩니다. 태양광/풍력, 대형 전해조, 소금 동굴 저장, 수소 발전소를 결합한 프로젝트입니다 energy.gov energy.gov. 이는 계절별 전력망 저장에 수소를 활용하는 대표적 사례입니다.
- Hector LOHC 플랜트(독일): 세계 최대 LOHC 기반 저장 플랜트가 계획 중(연간 1,800톤 H₂). Green Hydrogen @ Blue Danube 수소 수입 프로젝트와 연결되어, 지역 간 수소 거래를 위한 LOHC 활용을 보여줍니다 h2-international.com.
- HyStock(네덜란드): Gasunie가 개발 중인 수소용 소금 동굴 및 관련 파이프라인 프로젝트로, 해상 풍력 발전을 위한 재생 수소 저장 전략의 일환입니다.
- H₂H Saltend(영국): 영국 북동부에 제안된 수소 허브로, 산업 생산에서 남는 수소를 저장(초기에는 지상 탱크, 이후에는 지하 동굴)하여 인근 발전소와 산업에 연료로 공급할 예정입니다.
- Asian Renewable Energy Hub(호주): 서호주에서 그린 수소와 암모니아를 생산해 수출하는 대규모 계획으로, 현장 저장 및 액화가 필요합니다. 주로 생산에 초점을 두고 있지만, 그 규모로 인해(석유 탱크 크기의 암모니아 탱크 등) 새로운 저장 기술이 도입될 예정입니다.
- 일본-호주 LH₂ 공급망: 일본의 실증 사업은 브루나이에서 LOHC를 운송했을 뿐만 아니라 호주에서 액화수소도 운송했다. 스이소 프런티어 LH₂ 선박은 2022년 초에 약 9,000km의 거리를 액화수소를 실어 나르며 해상 운송이 가능함을 입증했다. 일본의 가와사키 중공업은 항해 중 수소를 -253°C로 유지할 수 있는 특수 저장 탱크를 제작했다.
- EU 수소 밸리: EU는 수소 생산, 저장, 사용이 통합된 클러스터(밸리)를 지원하고 있다. 이들 중 다수는 혁신적인 저장 방식을 포함한다. 예를 들어, 스페인 카탈루냐의 한 프로젝트는 고갈된 가스 저장소의 지하 저장소를 갖춘 수소 밸리를 구축 중이며, 스웨덴의 한 밸리는 HYBRIT 프로젝트의 지하 수소 저장소를 철강 생산에 통합하고 있다.
- HYBRIT 철강 프로젝트(스웨덴): 이 프로젝트는 석탄 대신 수소를 사용하여 철강 생산을 혁신하고 있다. 철강 공장에 안정적인 수소 공급을 보장하기 위해 HYBRIT는 스웨덴 룰레오에 독특한 지하 수소 저장 동굴을 건설했다. 이는 본질적으로 수소 가스를 저장할 수 있도록 라이닝과 압력이 가해진 오래된 암반 동굴이다 hybritdevelopment.se. 2022년 이 100m³ 저장소가 개소되어 이후 성공적으로 운영되고 있으며, 재생에너지로 생산된 수소를 저장해 파일럿 철강 공장에 공급하고 있다 hybritdevelopment.se. 소금 동굴보다는 소규모이지만, 연속적인 산업 운영을 가능하게 하는 수소 저장의 선구적 활용 사례다. 철강 산업의 예시는 수소 저장이 산업 공정의 탈탄소화에 직접적으로 기여할 수 있음을 보여준다. HYBRIT 파일럿은 이미 저장된 무화석 수소를 사용해 제로 탄소 배출로 고품질 철강을 생산했다 fasken.com.
정부 및 공공 부문: 마지막으로, 정부 자체도 자금 지원과 정책을 통해 주요 역할을 하고 있습니다. 지난 2년간 전례 없는 공공 수소 투자 물결이 있었습니다. 미국에서는 2021년 초당적 인프라 법안이 지역 청정 수소 허브에 80억 달러를 배정했고, 2023년 10월에는 7개의 수소 허브 프로젝트에 연방 자금 70억 달러 지원 발표 bidenwhitehouse.archives.gov가 있었습니다. 이 허브들은 펜실베이니아에서 텍사스, 캘리포니아에 이르기까지 전국에 분포되어 있으며, 민간 공동 투자로 400억 달러 이상을 유치했습니다 bidenwhitehouse.archives.gov. 이들은 2030년까지 연간 300만 톤의 청정 수소 생산(이는 해당 연도 미국 목표의 약 1/3)과 수만 개의 일자리 창출을 목표로 하고 있습니다 bidenwhitehouse.archives.gov. 특히, 많은 허브에는 수소 저장 동굴, 파이프라인, 수소 생산자와 사용자를 연결하는 유통 인프라 구축 계획이 포함되어 있습니다. 미국 정부는 또한 청정 수소 생산 세액공제(45V)와 같이 후한 인센티브도 도입했습니다. 이는 청정 수소 1kg당 최대 3달러까지 지원하며, 전체 공급망 투자를 촉진하고 있습니다 projectfinance.law. 이 세액공제(2022년 인플레이션 감축법의 일부)는 개발자들이 훨씬 더 비용 경쟁력 있는 그린 수소 생산을 기대하며, 계획된 수소 프로젝트가 247% 급증하는 결과를 낳았습니다. 유럽에서는 EU의 그린딜과 REPowerEU 계획이 수소를 핵심에 두고 있습니다. EU는 2030년까지 연간 1,000만 톤의 재생 수소 생산 및 추가 1,000만 톤 수입을 목표로 설정했습니다 energy.ec.europa.eu. 이를 지원하기 위해 EU와 회원국들은 Important Projects of Common European Interest(IPCEI)와 같은 자금 지원 프로그램을 도입했습니다. 2022~2024년에는 세 개의 IPCEI 프로그램(Hy2Tech, Hy2Use, Hy2Infra)이 승인되어 수소 기술 및 인프라에 수십억 유로가 투입되고 있습니다. Hy2Infra IPCEI(2024년 2월)는 여러 국가에 걸쳐 “대규모 수소 저장 시설 및 파이프라인” 구축을 명시적으로 지원합니다 energy.ec.europa.eu. 추가로, EU는 “유럽 수소 은행” 설립을 추진 중입니다.수소 생산과 오프테이크(구매 보장)를 보장함으로써, 수요를 보장하여 간접적으로 저장을 지원합니다. 개별 유럽 국가들은 자체 전략을 가지고 있습니다. 예를 들어, 독일은 수소 자금을 200억 유로로 두 배로 늘리고 수소 저장 연구개발(R&D)에 공동 자금을 지원하고 있으며, 프랑스는 항공용 액체 수소 탱크 기술에 투자하고 있습니다. 아시아-태평양 정부들도 이 경쟁에 참여하고 있습니다. 일본은 2030년까지 연간 500만 톤의 수소를 사용할 계획이며, LH₂ 운반선과 저장 터미널 구축을 강조하는 전략을 가지고 있습니다. 한국은 연료전지 발전을 갖춘 수소 도시를 다수 조성하는 것을 목표로 하고 있으며, 대규모 수소 저장 및 연료전지 발전소(“하남 연료전지” 프로젝트)를 건설했습니다. 중국은 현재 차량 및 산업용에 집중하고 있지만, 전해조 제조를 빠르게 확대하고 있어, 수소를 에너지 시스템에 통합함에 따라 대규모 수소 저장을 도입할 가능성이 높습니다.

이 모든 기업과 프로젝트는 한 가지 중요한 점을 강조합니다: 수소 저장은 전 세계적으로 막대한 자본과 인재를 끌어들이고 있습니다. 기존 산업, 혁신적인 스타트업, 공공 투자의 융합이 발전을 가속화하고 있습니다. 이러한 폭넓은 지원 덕분에 많은 분석가들은 이번에는 수소가(이전의 과대광고와 달리) 자리를 잡을 것이라고 믿고 있습니다. 한 업계 관찰자가 말했듯이, 수소의 이야기는 진정한 변곡점에 도달했습니다 – 기술이 성숙하고 막대한 투자가 유입되면서, 수소는 전 세계 에너지 전환에서 점점 더 중요한 역할을 하게 될 것입니다 fasken.com.

적용 분야: 운송, 그리드 저장, 산업적 활용

이렇게 저장된 수소를 실제로 어떻게 사용할까요? 수소의 큰 장점 중 하나는 그 다재다능함입니다 – 동일한 수소로 자동차를 움직이고, 공장 용광로를 가열하며, 발전소를 가동할 수 있습니다. 다음은 주요 적용 분야와 수소 저장이 이를 어떻게 가능하게 하는지에 대한 설명입니다:

운송: 수소 연료전지 차량(FCEV)은 수소 경제 비전의 핵심입니다. 여기에는 승용차(토요타 미라이, 현대 넥쏘 등), 버스, 트럭(예: 니콜라, 토요타/켄워스, 현대 엑시언트의 프로토타입), 기차, 심지어 지게차까지 포함됩니다. 차량에서는 소형 온보드 저장소가 필수적입니다. 대부분의 FCEV는 앞서 언급한 700bar 압축 가스 탱크를 사용합니다. 이 첨단 탱크들은 자동차에 300~400마일 주행 거리를 제공하여 FCEV가 주행 거리 면에서 휘발유 차량과 경쟁할 수 있게 합니다 energy.gov. 대형 트럭과 버스는 종종 350bar 시스템(더 낮은 압력에 더 큰 탱크)을 사용하지만, 여전히 수용 가능한 주행 거리/충전 빈도를 위해 고밀도 저장에 의존합니다. 수소 저장 기술은 차량의 실현 가능성에 직접적인 영향을 미칩니다: 더 나은 탱크는 더 가벼운 차량 또는 더 긴 주행 거리를 의미합니다. 수소가 배터리보다 가지는 장점은 빠른 충전과 동일한 주행 거리에서 더 가벼운 무게라는 점으로, 이것이 장거리 및 고이용률 운송에 주목받는 이유입니다. 예를 들어, 2023년 알스톰의 수소 연료전지 열차가 독일 지역 노선에서 운행을 시작했습니다 – 각 열차는 지붕에 수소 탱크를 장착해 1회 충전으로 1,000km를 주행하며, 비전철화 구간의 디젤 열차를 대체합니다. 항공 분야에서는 기업들이 수소 연료 드론과 소형 비행기를 시험 중이며, 2030년대에는 중형 항공기에 액체 수소 적용도 모색하고 있습니다. 해운에서는 수소 유래 연료를 탐색 중입니다: 일부 시범 선박은 온보드 저장소가 있는 수소 연료전지를 사용하지만, 많은 경우 암모니아나 메탄올(다른 종류의 저장 탱크 필요)로 기울고 있습니다. 중요한 점은, 차량을 위한 충전소 및 수소 저장소 네트워크와 같은 오프보드 수소 저장 인프라도 필요하다는 것입니다. 트럭 운송 경로에서는 업계가 약 100마일마다 충전소가 있는 “수소 회랑”을 고려 중입니다. 항만과 공항에서는 수소 저장(아마도 액체 또는 암모니아 형태)이 미래 선박과 항공기의 연료가 될 수 있습니다. 지게차 및 물류창고 부문은 수소의 초기 성공 사례입니다 – 아마존, 월마트 등은 이미 수천 대의 연료전지 지게차를 물류센터에서 사용 중입니다. 이 지게차는 소형 350bar 탱크를 장착해 작업자가 현장 수소 디스펜서에서 몇 분 만에 충전할 수 있습니다(액체 수소 저장소 또는 현장 압축기와 실린더로 지원). 빠른 충전과 연속 운전(배터리 교체 불필요)이 성공 요인이었습니다. 이는 수소 저장이 특정 분야에서 생산성 향상을 가능하게 한다는 점을 보여줍니다.
그리드 에너지 저장: 태양광과 풍력의 전력망 내 비중이 커질수록, 이들의 변동성을 완화하기 위한 장기 저장의 필요성도 커집니다. 배터리는 몇 시간 동안은 훌륭하지만, 며칠 또는 몇 주 동안 전력을 저장하려면 수소가 강력한 후보입니다. 아이디어는 초과 재생에너지(예를 들어, 수요가 낮은 바람이 많이 부는 날이나 화창한 주말)에 전기분해를 통해 수소를 생산하고, 그 수소를 탱크나 동굴에 저장한 다음, 필요할 때(예: 장기간 흐린 날씨나 겨울철 바람이 약한 시기) 연료전지나 터빈에서 전기를 생산하는 것입니다. 이는 본질적으로 재생에너지 비축고를 만드는 셈입니다. 파일럿 프로젝트가 진행 중입니다. 유타의 ACES 외에도, 유럽 오스트리아의 “BigBattery” 프로젝트에서는 재생 수소를 동굴에 저장해 피크 전력을 위한 가스터빈에 공급하고 있습니다. 독일의 Uniper 프로젝트는 우리가 언급한 대로, 소금 동굴이 어떻게 전력망을 균형 있게 유지하고 에너지 안보를 제공할 수 있는지, 즉 신속하게 공급할 수 있는 그린 수소를 저장하는 방식을 시험할 예정입니다. 이러한 방식이 입증된다면, 각국은 전략적 석유 비축처럼 전략적 수소 비축을 유지할 수 있을 것입니다. 단, 이는 청정에너지용입니다. 또 다른 그리드 활용법은 파워-투-가스입니다. 재생에너지로 수소를 만들어 가스망에 주입(혼합하거나 합성 메탄으로 변환)해 기존 가스 인프라에 에너지를 저장하는 방식입니다. 일부 유틸리티는 현재 소규모로 이를 시행 중이며, 사실상 천연가스 네트워크를 계절별 수소 주입을 통해 거대한 “배터리”로 활용하는 셈입니다. 수소는 또한 전력망 서비스도 제공합니다. 연료전지 발전소는 주파수 안정을 위해 출력을 조절할 수 있고, 분산형 연료전지 발전기는 병원이나 데이터센터에 백업 전력을 공급할 수 있습니다(현장 수소 저장이 가능한 연료전지는 며칠치 연료를 보관할 수 있어, 일부 경우 디젤 발전기보다 더 오래 버틸 수 있습니다).
산업적 활용: 수소는 이미 산업(정유소, 비료 공장, 화학 공장)에서 사용되고 있지만, 대부분은 화석연료에서 나온 “그레이” 수소입니다. 전환의 목표는 같은 공정에서 청정 수소를 사용하여 CO₂ 배출을 없애는 것입니다. 예를 들어, 정유소는 연료의 탈황을 위해 수소를 사용하는데, 인근 전해조에서 생산한 그린 수소를 사용하고 현장에 저장해 안정적으로 공급할 수 있습니다. 암모니아 비료 공장은 수소 원료가 필요한데, 새로운 프로젝트들은 변동성 재생에너지로부터 저장된 수소를 이용해 그린 암모니아를 생산하는 것을 목표로 합니다. 철강 제조는 혁신적인 적용 분야입니다. 전통적으로 철강은 용광로에서 석탄을 사용해 생산하지만, 직접환원철(DRI) 공정에서 수소를 사용하면 CO₂를 90% 이상 감축할 수 있습니다. 스웨덴의 HYBRIT 프로젝트는 2021~2022년에 화석연료 없는 수소로 고품질 철강을 생산할 수 있음을 입증했습니다 fasken.com. 이들은 현장에 수소를 임시 저장해 전해조나 풍력 발전이 변동하더라도 제철소가 24시간 가동될 수 있도록 했습니다. 아르셀로미탈 등 글로벌 철강사들도 독일, 캐나다 등지에서 수소 기반 실증용 용광로를 가동 중입니다. 이처럼 수소 저장(몇 시간 분량의 버퍼 탱크라도)이 산업 공정의 연속성과 가동 중단 방지에 매우 중요합니다. 기타 산업적 활용에는 시멘트나 유리 생산에서의 고온 열이 있습니다. 수소를 저장했다가 소성로나 용광로에서 연소시켜 CO₂ 없이 매우 높은 열을 공급할 수 있습니다. 독일 등 일부 실험적 유리 공장은 수소 혼합 연료로 용광로를 가동한 바 있습니다. 난방용 그리드 주입: 수소 보일러가 언젠가 건물이나 산업용 증기 공급에 사용될 수 있습니다. 영국에서는 “수소 주택” 시범사업에서 100% 수소로 작동하는 보일러와 스토브를 선보였습니다. 만약 한 도시의 가스 그리드가 수소로 전환된다면, 수요 변동(예: 아침 난방 수요 급증)에 대응하기 위해 중앙 수소 생산 및 저장(대형 탱크 등)이 필요합니다. 점점 늘어나는 산업적 활용은 외딴 지역이나 마이크로그리드에서 에너지 저장용으로 수소를 사용하는 것입니다. 기본적으로 디젤 발전기를 수소 솔루션으로 대체하는 방식입니다. 예를 들어, 통신탑이나 외딴 연구소는 태양광 패널과 전해조로 수소를 생산해 실린더나 금속 수소화물에 저장했다가, 야간에 연료전지로 전력을 공급할 수 있습니다. 일부 데이터센터도 디젤 발전기 대신 수소 연료전지를 백업 전원으로 시험 중이며, 이 역시 현장 수소 저장(주로 고압 탱크)이 필요합니다.

요약하자면, 수소 저장은 유연성을 극대화합니다: 수소 생산과 사용을 분리할 수 있게 해줍니다. 즉, 수소차는 미리 생산·저장된 연료 덕분에 빠르게 충전할 수 있고, 발전소는 저렴한 심야 시간에 만들어 저장한 수소로 가동률을 높일 수 있으며, 공장도 수소 비축분 덕분에 중단 없이 운영할 수 있습니다. 이러한 활용이 확대될수록 더 나은, 더 저렴한 수소 저장 솔루션에 대한 수요가 커지고, 이는 기술 발전과 규모의 선순환을 만들어냅니다.

결론: 수소 기반 미래를 향하여

한때 틈새 기술 주제였던 수소 저장은 이제 전 세계 청정 에너지 계획의 핵심이 되었습니다. 수소를 안전하고 효율적으로 저장할 수 있는 능력 덕분에 우리는 에너지 시스템을 새롭게 상상할 수 있게 되었습니다. 오직 물만 배출하는 자동차와 트럭, 겨울의 바람을 여름의 열로 저장하는 전력망, 탄소 배출 없이 가동되는 철강 및 화학 등 중공업까지 말이죠. 물론 비용 절감과 저장 밀도 향상 등 남은 과제도 있습니다. 하지만 우리가 보았듯이, 전 세계적인 혁신과 투자의 물결이 이러한 과제에 정면으로 도전하고 있습니다.

각 저장 방식 – 고압 탱크, 극저온 액체, 금속 수소화물, 화학 운반체 – 이 퍼즐의 한 조각을 담당합니다. 앞으로 몇 년간 이러한 솔루션들이 더욱 정교해지고, 기발하게 결합되는 모습을 보게 될 것입니다(예를 들어, 미래의 수소 충전소가 크라이오펌프로 차량을 충전하고, 금속 수소화물 탱크로 공급을 완충하며, 먼 바람 발전소에서 포집한 수소를 싣고 온 LOHC 트럭이 주기적으로 도착하는 모습을 상상해보세요). 수소 저장 혁명은 한 가지 기술이 승리하는 것이 아니라, 각 용도에 맞는 최적의 솔루션 조합을 도입하는 것에 관한 것입니다.

수소에 대한 모멘텀은 실제로 존재하며 점점 커지고 있습니다. “수소의 시대가 왔다”고 한 에너지 보고서가 선언했듯이 fasken.com, 기후 변화 대응의 필요성, 기술적 준비, 정책적 지원이 이처럼 강하게 결합된 적은 없었습니다. 주요 경제국들은 수소 인프라에 수십억 달러를 투자하고 있으며, 민간 부문도 이에 발맞추고 있습니다. 이는 한때 이론에 불과했던 – 예를 들어, 전체 제철소를 수소로 가동하거나 저장된 수소로 일주일간 정전된 도시를 운영하는 것과 같은 – 일이 이제는 실질적으로 눈앞에 다가왔다는 의미입니다.

일반 대중에게는 수소 저장 기술의 발전이 곧 일상에서 가시적으로 드러날 수 있습니다. 예를 들어, 도심을 조용히 달리는 수소 연료전지 버스가 더 많아지거나, 주유소에 새로운 “H₂” 표지판이 생기거나, 대형 배터리 농장 대신 지하에 수소를 저장하는 에너지 저장 프로젝트에 대한 지역 뉴스가 나올 수 있습니다. 이는 우리가 연료를 바라보는 패러다임이 전환되고 있다는 신호입니다. 가장 단순한 원소인 수소가 우리의 청정 에너지 전환에서 복잡하고도 소중한 역할을 하게 될 것입니다. 수소 저장 기술을 마스터함으로써 우리는 수소가 청정하고 유연한 에너지 운반체로서 지닌 잠재력을 완전히 열 수 있습니다.

앞으로도 과학자, 엔지니어, 산업계, 정부가 계속 협력하여 수소 저장 시스템이 안전하고, 경제적이며, 더 넓은 에너지 네트워크와 통합될 수 있도록 해야 합니다. 하지만 현재의 흐름이 시사하듯, 이러한 노력은 결실을 맺을 것입니다. 우주의 가장 가벼운 기체를 저장하는 일은 결코 가벼운 일이 아니지만, 창의성을 발휘한다면 지속 가능한 에너지 미래로 가는 길을 밝힐 수 있을 것입니다. 수소 산업의 리더들이 자주 말하듯, 이번에는 정말 다릅니다 – 우리는 수소 시대의 탄생을 목격하고 있으며, 견고한 수소 저장 기술이 그 모든 것을 지탱하는 열쇠입니다. fasken.com iea.org

출처: energy.gov, iea.org, energy.gov, nrel.gov, en.wikipedia.org, en.wikipedia.org, h2-international.com, nrel.gov, southampton.ac.uk, gasworld.com, energy.gov, gasworld.com, energy.gov, energy.ec.europa.eu, gasworld.com, bidenwhitehouse.archives.gov, projectfinance.law, energy.ec.europa.eu, fasken.com, gasworld.com.