인류 미래 에너지 판도 바꿀 ‘천연수소’ 발견

작성일 07-07

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">영국·캐나다 공동연구… 17만 년 치 이용량 매장 가능성</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="5W2bQkRuOA">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="cd4c7a30cab5b652de5c0c936ced74adf72e0650e22eabd9bc2c0f57056c58d0" dmcf-pid="1YVKxEe7Ij" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="천연수소는 암석 내 지하수에서 자연적으로 발생해 기포 형태로 관측되곤 한다. 캐나다 토론토대 안정동위원소 연구실 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/07/weeklydonga/20250707090544316tmvd.jpg" data-org-width="576" dmcf-mid="ZPP4JsLKmc" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/07/weeklydonga/20250707090544316tmvd.jpg" width="658"></p>
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            천연수소는 암석 내 지하수에서 자연적으로 발생해 기포 형태로 관측되곤 한다. 캐나다 토론토대 안정동위원소 연구실 제공
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          <div contents-hash="1de6616a9bb0ee24083f359252023e78274e0f3990ee923ef662a650e3a52657" dmcf-pid="tGf9MDdzrN" dmcf-ptype="general">
           최근 지구 지각 깊은 곳에서 수소가 자연적으로 생성돼 수백만 년에 걸쳐 머물러 있을 가능성이 있다는 연구 결과가 발표됐다. '지하 수소 레시피' 이론에 따르면 인류가 최대 17만 년간 사용할 수 있는 방대한 양의 수소가 세계 곳곳에 잠재적으로 매장돼 있는 것으로 추정된다. 이 보이지 않는 자원이 기후 시대 에너지 대안이 될 수 있을지 전 세계 이목이 쏠리고 있다. 
          </div>
          <div contents-hash="675864124a0ccd236d9c7c22de443386fdcfcb22c56b555e2ce2b1eb7e4f7050" dmcf-pid="Fk5HUxzTEa" dmcf-ptype="general">
           <h4>철과 물, 시간이 만드는 수소 레시피 </h4>영국 더럼대와 캐나다 토론토대의 지구과학 공동연구팀은 철과 물, 방사성원소가 포함된 암석이 지하에서 상호작용하며 수소를 생성하는 메커니즘을 '네이처' 자매지 '지구환경 리뷰 저널'을 통해 발표했다. 이번 연구를 이끈 존 글루야스 더럼대 지구과학부 교수는 "헬륨 탐사 방식과 같은 지질학적 접근을 수소에도 적용할 수 있다"며 "전 세계 잠재 매장 지도를 제작한 결과 수소가 생성되고 장기간 보존될 수 있는 지질 조건이 생각보다 더 넓은 지역에 걸쳐 분포하고 있다"고 설명했다.
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          <p contents-hash="587c499fc2d3b43a07e3f26da9639772320066f2621767fc56e0f40adb8cbe33" dmcf-pid="3E1XuMqysg" dmcf-ptype="general">수소가 생성되려면 몇 가지 조건이 동시에 충족돼야 한다. 철이 풍부한 암석이나 우라늄·토륨 등 방사성원소를 포함한 암석이 지하수와 반응할 때 수소가 발생할 수 있다. 여기에 지하의 고온·고압 환경을 차단하는 봉쇄 구조(cap rock)를 갖춰야 수소가 지하에 안정적으로 축적될 수 있다.</p>
          <p contents-hash="318acedcfc3f4b7d85ac58904d3c1c31bc47f060f6ff4e9b246fd25aaea6404a" dmcf-pid="0DtZ7RBWwo" dmcf-ptype="general">핵심 반응은 두 가지다. 첫째는 '사문암화 작용(serpentinization)'으로, 철이 풍부한 감람석계 광물이 지하수와 만나면서 수소를 방출하는 화학반응이다. 둘째는 '방사선 분해(radiolysis)'로, 방사성원소의 자연 붕괴를 통해 방출되는 방사선이 물 분자를 분해해 수소를 생성하는 과정이다. 이 두 반응은 모두 지하 깊은 곳에서 수백만 년 이상에 걸쳐 서서히 일어나며, 특정 조건이 맞는 지역에서는 상당량의 수소가 자연스럽게 생성되고 축적될 수 있다. </p>
          <p contents-hash="c96733a5be5d3975807a7a4ad8fc0e5aff753a4afee9c32d8ac24f23c038c3a6" dmcf-pid="pwF5zebYIL" dmcf-ptype="general">연구진은 이러한 이론을 바탕으로 약 40억~25억 년 전 형성된 시생누대 지각에서 지난 10억 년간 생성된 천연수소의 총 매장량이 현 인류의 연간 석유 소비량 기준으로 약 17만 년 치에 해당한다고 분석했다. 이는 잠재적인 수소 매장량을 에너지로 환산한 값이며, 실제로 채굴 가능한 양은 지질 조건에 따라 달라질 수 있다.</p>
          <p contents-hash="e99d11daea919372d322ba399cdcb91dbc7cbce1588f400dc1d10306bb5a3983" dmcf-pid="Ur31qdKGDn" dmcf-ptype="general">연구진이 지목한 지하 수소 매장 가능 지대 가운데 하나인 서아프리카 말리의 부라케부구(Bourakebougou)는 실제로 1987년 지하수 시추 도중 수소가 자연 분출되는 현상이 처음 관측된 곳이다. 이곳에서 98% 순도의 수소가 30년 넘게 자연 분출되고 있다는 사실이 밝혀지면서 전 세계 과학계가 천연수소의 현실성에 주목하기 시작했다. 또 다른 후보지인 프랑스 모젤(Moselle) 지역에서는 심층 시추 결과 최대 20%에 이르는 수소 농도가 검출됐다. 총 매장량은 연간 수소 소비량의 절반에 달하는 약 4600만t으로 추정된다. </p>
          <p contents-hash="ff7fdccf5932c08a3ed48f28a754e4a3cdef853ef755eee2598579dc2731d04a" dmcf-pid="um0tBJ9HOi" dmcf-ptype="general">이 밖에도 캐나다, 러시아, 호주, 미국 등 여러 국가에서도 수소 매장지가 발견되고 있다. 미국지질조사국(USGS)은 최근 전 세계 지하 수소의 잠재 매장량을 최대 1경t으로 추정했으며, 이 중 1.8%만 활용해도 인류의 에너지 수요를 약 200년간 충당할 수 있다는 분석을 내놓았다. 전 세계 천연가스 매장량의 2배에 이르는 규모다.</p>
          <div contents-hash="44bfb225bf395bc3f83d11d73fb697ce9675cc46bb80b55287d2c381e8acbea0" dmcf-pid="7spFbi2XOJ" dmcf-ptype="general">
           <h4>"에너지산업 구조 자체를 바꾼다"</h4>현재 수소에너지는 약 1350억 달러(약 184조 원) 규모의 글로벌 시장을 형성하고 있으며, 2050년까지 최대 1조 달러(약 1362조7000억 원) 규모로 성장할 것으로 전망된다. 국제에너지기구(IEA)는 2022년 약 9000만t이던 세계 수소 수요가 2050년에는 5억4000만t에 이를 것으로 예측하고 있다. 비록 수소 자동차는 대중화에 실패했으나 철강의 고온 환원 공정, 북해를 운항하는 수소 선박, 항공기 시제품, 중장거리 트럭, 데이터센터 백업 전력 등 다양한 산업 현장에서 수소가 현실적인 대체 연료로 각광받고 있다.
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          <p contents-hash="edbcc5fd23d34516e8879cdfb8539db5aa51866399965432faf5c62f5d77c467" dmcf-pid="zOU3KnVZsd" dmcf-ptype="general">지금까지 수소는 주로 인공 공정을 통해 생산돼왔다. 전 세계 수소 생산량의 95%는 천연가스를 고온의 수증기와 반응시켜 수소를 얻는 추출수소 방식(그레이 수소)에 의존하고 있으며, 이 과정에서 이산화탄소 배출이 불가피하다. 한국은 지질적 특성으로 천연수소 확보가 어려워 특히 인공 생산 중심의 전략을 택하고 있다. 울산, 경남 창원, 경기 평택 등 주요 거점에는 석유화학 공정의 부산물인 부생수소와 천연가스 개질 기반의 추출수소 생산기지가 확충되고 있으며, 일부 지역에서는 태양광·풍력 등 재생에너지를 활용한 그린수소 실증 프로젝트도 추진 중이다.</p>
          <p contents-hash="05efa4dbc5749a5a5649434229e9b7bc55d27277712e0b6a1539988d1b8f8648" dmcf-pid="qIu09Lf5se" dmcf-ptype="general">재생에너지 전력을 활용해 물을 전기분해하는 그린수소는 탄소배출이 없다는 장점이 있지만, 높은 생산비용으로 대규모 상용화에 어려움이 있다. 이에 비해 지하에서 직접 수소를 채굴할 수 있는 천연수소(화이트 수소)는 수소 생산의 탄소배출 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.    </p>
          <p contents-hash="88ec56749bb3afd691c19357fb6d2b8ffc7702f6a430879c89eb6e17afb894b8" dmcf-pid="BC7p2o41sR" dmcf-ptype="general">천연수소가 상업적 자원으로 자리 잡기 위해 필요한 핵심 과제로 향후 수년간 진행될 지하 매장 환경에 대한 실증 프로젝트가 꼽힌다. 수소가 안정적으로 축적되는 데 필수인 밀폐된 지질 구조에 대한 분석과 함께 채굴 이후 저장·운송·공급망 구축 등 인프라는 물론, 자원 보존을 위한 규제체계도 마련돼야 한다. 이러한 요소들은 '수소 경제'의 진정한 전환을 실현할 분기점이 될 전망이다.  </p>
          <p contents-hash="39dcabf3492a6f12b89a8bcb02bb74e68c1cfb2301bf4bd0000f2b6ea3c4350d" dmcf-pid="bhzUVg8trM" dmcf-ptype="general">유럽 천연수소 생산업체 헬리오스 아라곤(Helios Aragon)의 이안 먼로 최고경영자는 '사이언스'를 통해 "지하 수소가 광범위하게 존재하고 안정적으로 추출될 수 있다면 생산비용과 탄소배출 여부, 에너지 효율 등 모든 측면에서 기존 수소 생산 방식을 뛰어넘는 혁신이 될 것"이라며 "이는 에너지산업의 구조 자체를 바꿀 잠재력을 지닌 자원"이라고 평가했다. </p>
          <p contents-hash="5dbe818fd95595c538eb4044dc5dcd218221c26340d52aa59b9069f1182ee974" dmcf-pid="Klqufa6Frx" dmcf-ptype="general">이종림 과학전문기자</p>
         </section> 
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