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폐플라스틱 청정수소 생산기술(나의 생각-전기로 움직이는 미래세계, 노벨화학상도 가능, 경제적 효과, 지구온난화 대응 효과)
퓨처테크 투자자 2026. 7. 12. 10:15목차
나의 생각(전기로 움직이는 미래세계)
앞의 글(폐플라스틱에서 청정 수소 생산기술)에서 폐플라스틱으로 청정수소를 뽑아내는 기술에 대한 이야기글 하였다. 이번에는 더 구체적으로 이 기술이 가져올 변화를 기술해본다.
폐플라스틱의 재활용문제는 아주 중요하다는 것을 먼저 이야기 해보자. 폐플라스틱이 가져올 재앙과도 같은 문제가 있다. 가장 근본적인 문제는 자연환경에서 분해되기까지 엄청난 시간이 걸린다는 것이다. 또한 미세플라스틱으로 인해 바다환경이 오염되어 바다 생태계가 파괴된다는 것이다. 더 나아가 미세플라스틱으로 인해 인간의 식량인 물고기가 오염되어 인간의 건강에 치명적인 위해를 가할 수 있다. 바다의 오염과 대기환경오염에 주범이 플라스틱이기도 하다. 생산하면서 또 재활용하면서 엄청난 양의 이산화탄소를 배출하고 있다. 이 문제를 해결할 수 있는 열쇠가 김우재교수 연구팀이 개발한 폐플라스틱 청정수소 생산 기술이다. 이는 이산화탄소를 발생시키지도 않고 적은 양의 에너지로 값싼 수소를 생산한다는 것이다.
수소는 미래 청정에너지원으로 각광받을 수 있는 자원이다. 수소는 지구에 아주 풍부하다. 물만 전기분해해도 바로 수소가 나올 수 있다. 문제는 비용과 환경오염이 된다는 것이었다. 수소는 일단 청정하게 생산만 된다면 오염물질을 배출하지 않는 청정한 에너지원이다. 그린수소라는 것인데, 그린수소는 생산도 환경 오염없이 깨끗하고 사용하고 H2O 즉 깨끗한 물만 배출하게 된다. 수소는 바로 전기를 생산할 수 있는 원료다. 수소전기차에 들어간 기술이 그것이다. 우라나라 현대자동차나 일본의 도요타, 독일의 지멘스 등이 수소로 전기를 생산하는 기술에 특화되고 앞서나가고 있다. 수소의 전기로의 전환은 아주 간단하고 효율적이다. 그래서 미래청정에너지 기술인 것이다.
미래사회는 전기에너지로 모든 것을 움직인다고 생각한다. 가장 급한 것이 AI 데이터센터에 들어가는 엄청난 전기에너지, 그리고 전기차와 수소전기차에 들어가는 전기, 앞으로는 모든 이동수단이 전기로 움직이게 된다. 그렇다면 그 전기를 환경오염없이 생산할 수 있는가이다. 지금까지는 풍력, 수력, 태양광, 원자력, 화력 등 많은 방법이 있었다. 그 중 화력으로 인한 생산이 가장 환경오염을 시키는 원인이었다. 그런데 폐플라스틱을 활용해서 수소를 청정하게 생산하게 된다면 엄청난 자원의 낭비를 줄일 수 있고 환경오염도 낮출 수 있다. 원래 이 기술은 해초를 이용한 청정수소 생산기술이 밑바탕이 된 기술이다. 그것도 마찬가지로 청정한 수소생산기술이었다. 그보다 더 발전한 기술이 폐플라스틱에서 수소를 뽑아내는 기술인 것이다. 내 개인적인 생각은 노벨화학상을 받을 만한 기술이고 논문이라는 생각이 든다.
■ 노벨화학상도 가능
이화여대 김우재 교수 연구팀이 국제학술지 PNAS(미국국립과학원회보)에 발표한 폐플라스틱 수소 생산 기술이 화학계에서 이례적인 주목을 받는 이유는 단순하다. 30년 가까이 엑슨모빌, 바스프, 미쓰비시케미컬 같은 세계적 화학기업들이 막대한 자금을 투입하고도 풀지 못한 문제를, 학생 10여 명 규모의 국내 대학 실험실이 해결했기 때문이다. 페트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)처럼 화학적 성질이 전혀 다른 플라스틱을 분리수거 없이 한 번에 처리하면서도, 저온에서 작동하고 이산화탄소를 대기로 배출하지 않는다는 세 가지 조건을 동시에 만족한 것은 처음이다.
문제는 청정하게 수소를 생산하는 기술, 싸게 생산하는 기술이 난관에 봉착해 있었다는 것이다. 이번에 발표된 논문에 의하면 환경오염도 줄이고, 청정수소를 값싸게 생산하는 기술이 나온 것이다. 전세계 유수의 기업들이 어마어마한 투자비용을 쓰면서도 해결하지 못한 기술적 문제를 해결했다는 것에 큰 의미가 있다. 지구환경보호와 청정에너지원 생산 측면에서 획기적인 기술이기 때문에 노벨화학상 후보로 손색이 없다고 생각된다.
■ 경제적 효과
전 세계에서 매년 발생하는 플라스틱 폐기물은 약 3억6000만~3억7000만 톤에 달하며, 이 추세라면 2060년에는 10억 톤을 넘어설 것으로 전망된다. 국내에서 발생하는 폐플라스틱을 이 기술로 전량 처리할 경우 연간 약 79만 톤의 수소를 확보할 수 있다는 계산이 나온다. 정부는 2030년까지 국내 청정 수소 100만 톤 생산 체계를 목표로 하고 있는데, 이 기술 하나로 목표치의 상당 부분을 채울 수 있는 셈이다. 79만톤을 현재 생산원가로 계산하면 평균가 5달러*79만톤이다. 3,950,000,000$이고 우리 돈으로 대략 6조원인 셈이다. 세계적으로는 어떤가? 상상을 초월한다.
수소 생산 단가 측면에서도 잠재력이 있다. 기존 가스화 방식의 수소는 kg당 3~8달러, 국내 그린수소는 kg당 10달러를 넘는 수준인 반면, 정부가 2030년 목표로 잡은 그린수소 단가는 kg당 3,500원(약 2.5달러) 수준이다. 다만 정확한 kg당 생산 비용은 아직 공식적으로 발표되지 않았다.
이 경제적 효과는 철강업까지 이어진다. 국내 온실가스 배출 1위 업종인 철강업은 포스코의 '하이렉스', 현대제철의 '하이큐브' 등 수소환원제철 전환에 수십조원 규모를 투자할 계획인데, 이 전환의 성패는 결국 값싸고 깨끗한 수소를 얼마나 안정적으로 확보하느냐에 달려 있다. 충분히 경제적으로 가치가 있다. 이 기술이 값싸고 청정한 수소생산의 원천기술이 될 것이다.
■ 지구온난화 대응 효과
전 세계 수소의 96%는 천연가스를 쪼개는 수증기 개질 방식으로 생산되는데, 이 과정에서 수소 1kg을 만들 때마다 이산화탄소 약 10kg이 배출된다. 만약 국내에서 이 기술로 확보 가능한 연간 79만 톤의 수소가 기존 수증기 개질 방식을 그대로 대체한다고 가정하면, 이론적으로 연간 약 790만 톤의 이산화탄소 배출을 줄일 수 있다는 계산이 나온다. 이는 국내 승용차 약 340만 대가 1년 동안 배출하는 온실가스와 맞먹는 규모다. 다만 이 수치는 "기존 방식을 100% 대체했을 때"를 가정한 이론적 최대치다.
실험실 성과가 산업 규모의 상용화로 이어지기까지는 넘어야 할 고비가 여전히 많다. 그럼에도 세계 최대 화학기업들이 자금력으로도 풀지 못한 문제를 발상의 전환으로 돌파했다는 점에서 기술적 의의가 크고, 파급 범위가 폐기물 처리·에너지 생산·철강업 탈탄소·기후 대응까지 걸쳐 있다. 그럼에도 기업들이 청정수소생산기술에 목숨걸고 달려들고 어마어마한 돈을 쏟아붇는 상황에서 충분히 문제를 해결할 수 있다고 생각한다.
전 세계 폐플라스틱 3.6억~3.7억 톤을 이 기술로 처리하면, 연간 약 2,844만~2,923만 톤(평균 약 2,884만 톤)의 수소를 생산할 수 있습니다. 이 수소가 기존 그레이수소(수증기 개질, 1kg당 CO2 10kg 배출)를 대체한다고 가정하면, 연간 약 2억8,400만~2억9,200만 톤(평균 약 2억8,800만 톤)의 이산화탄소를 줄일 수 있다는 계산이 나옵니다.
| 방식 1 (그레이수소 대체) | 약 2억8,800만 톤 | 약 0.77% |
| 방식 2 (소각 회피) | 약 11억5,000만 톤 | 약 3.07% |
전 세계 배출량의 1~3% 수준을 잠재적으로 상쇄할 수 있는 규모라는 점에서 엄청난 결과입니다. 이산화탄소 발생을 인류가 최대한 줄이기 위해 노력해야 합니다. 전세계에서 배출되는 인위적 이산화탄소 배출양이 370-400억톤이을 감안했을 때 이 기술의 적용으로 저감된는 이산화탄소 저감효과는 결코 적다고 할 수 없습니다. 관련하여 앞으로도 더 발전된 기술의 원천기술이 된다는 점에서 보면 미래세계의 자연환경 및 지구환경보전에 큰 보탬이 되는 기술임에 틀림 없습니다.
⚠️ 이 글에 포함된 이산화탄소 저감 효과 추정치는 필자가 계산한 이론적 수치이며, 공식 발표 자료가 아닙니다. 투자 권유가 아닙니다.
[참고자료]
1. 폐페트병·비닐·플라스틱 통째로 넣었더니… '고순도 수소'가 나왔다 – 더퍼블릭 (2026.07.07)
2. 순환경제 탈(脫)플라스틱 시대, 국제 동향과 대응전략 – KITA
3. 플라스틱, 91%는 폐기물…기후 위기와 '플라스틱'은 한몸통 – 에너지기후정책연구소
4. Plastic waste worldwide - statistics & facts – Statista
5. 한국 수소 경제 2026 - 현황과 전망 – HydroXpand
