땅 밑에 천연수소 ‘석유 17만년분’ 있다

청정에너지원으로 주목받는 수소는 산소와 결합해 전기를 생산하면서 물을 배출
한다. 자연에 묻혀 있는 천연수소는 생산 과정에서 온실가스를 배출하지 않는다.
그런 점에서 화이트수소, 또 금처럼 땅 속에서 직접 캐낸다는 점에서 골드수소라
고도 부른다. 기후 위기에 대응한 ‘탄소 중립’ 에너지원으로 주목받고 있다.

대부분 화석연료에서 뽑아내기 대문에 연간 약 9억톤의 이산화탄소를 배출한다.
전 세계 탄소 배출량의 2.4%에 해당한다. 이를 천연수소로 대체한다면 탄소 중립
에 기여 할 수 있다.

지난 10억년 동안 생성된 천연수소는 현재 전 세계 석유 소비량 기준으로 17만년
분에 해당한다. 하루 석유 소비량 1억배럴을 기준으로 계산하면 약 320조톤에 해당
하는 양이다.

천연가스는 유실되거나 이용 불가능한 상태를 제외한 나머지는 청정에너지원으로
사용할 수 있을 것으로 추정한다. 경제적인 천연수소 추출법을 개발한다면 지구
에너지 전환에서 중요한 역할을 할 수 있다.

천연수소가 생성되는 두 가지 주요 경로를 살펴봤다.하나는 지질학적 경로다. 지각
아래쪽 맨틀 상부에 널리 분포하는 감람석이 고온에서 물과 반응해 사문석이 되는
과정에서 천연수소가 만들어진다. 철이 물 분자로부터 산소 원자를 빼앗고 수소를
방출한다.

다른 하나는 방사성 붕괴 방식이다. 지각 암석에 있는 우라늄, 토륨, 칼륨 같은 방사성
원소가 붕괴하면서 물분자를 수소와 산소로 분해하는 것이다. 지질학적 방식은 수천~
수백만년, 방사성 붕괴 방식은 수천만~수억년이 걸린다. 현재 전 세계 석유 소비량의
17만년분에 해당하는 것으로 추정했다.

천연수소가 축적될 수 있는 지질학적 환경은 크게 4가지다. 첫째는 대륙 가장자리의
오피올라이트다. 오피올라이트는 지각 충돌 시 대륙으로 밀려난 해양 지각을 말한다.
둘째는 알칼리성 화강암 지층이다. 이곳엔 방사선에 의해 물이 분해되는 과정을 통해
수소를 생성할 수 있는 방사성 화강암이 있다. 셋째는 거대 화성암 지대다.

넷째는 시생대(40억~25억년 전)에 형성된 그린스톤(녹색암) 지대와 토날라이트-트론제
마이트-그라노디오라이트(TTG) 화강암 저반(bassolith)이다. 저반이란 마그마가 지표면
위로 분출하지 못하고 그 아래에서 응고된 암석 덩어리를 말한다. 이곳에선 수소를 만
드는 물-암석 반응과 방사선 분해가 모두 일어날 수 있다.

지질 구조가 모든 대륙에 널리 분포해 있다. 이는 천연수소가 석유처럼 특정지역에 집중
돼 있지 않고 전 세계에서 추출해 쓸 수 있다는 의미다.

본문 이미지 :한겨레신문사