티스토리 뷰
목차
최근 전 세계적으로 수소 경제가 주목받으면서 ‘그레이 수소(Gray Hydrogen)’라는 용어도 자주 언급되고 있습니다.
친환경 에너지로 전환하는 과정에서 수소는 핵심 에너지원으로 평가받지만, 수소의 생산 방식에 따라 환경성은 크게 달라집니다.
그레이 수소는 현재 전 세계 수소 생산의 가장 큰 비중을 차지하고 있는 방식이지만, 동시에 탄소 배출 문제가 가장 큰 수소이기도 합니다.
이 글에서는 그레이 수소의 개념부터 생산 구조, 장단점, 그리고 앞으로의 전망까지 쉽게 정리해 드립니다.
✔ 그레이 수소(Gray Hydrogen)란 무엇인가?
그레이 수소는 **천연가스(대부분 LNG)에 포함된 메탄(CH₄)을 고온의 수증기와 반응시켜 수소를 분리하는 방식(SMR: Steam Methane Reforming)**으로 만들어진 수소입니다.
이 과정에서 대량의 이산화탄소(CO₂)가 배출되며, 별도의 포집 기술 없이 그대로 대기로 방출되는 것이 특징입니다.
즉,
- 생산 단계: 천연가스 사용
- 배출 특징: CO₂ 그대로 배출
- 환경 등급: ‘회색(Gray)’ → 친환경 아님
현재 전 세계 수소 생산의 70% 이상이 그레이 수소, 산업 공정 및 석유화학 공장 대부분이 이 방식을 사용합니다.
✔ 그레이 수소는 어떻게 만들어질까? (SMR 방식)
그레이 수소의 핵심 기술은 **스팀 메탄 개질(SMR)**입니다.
- 천연가스를 고온·고압 조건에서 수증기와 반응
- 수소(H₂)와 일산화탄소(CO) 생성
- CO가 다시 수증기와 반응해 추가 수소와 CO₂ 생성
- 마지막으로 수소 분리·정제
문제는 이 과정에서 천연가스 1톤을 수소로 개질할 때 약 10톤 이상의 CO₂가 발생한다는 점입니다.
그래서 그레이 수소는 ‘탄소 다량 배출형 수소’로 분류됩니다.
✔ 그레이 수소의 장점
환경성은 낮지만, 산업에서는 여전히 그레이 수소가 널리 사용됩니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
1) 생산비가 저렴함
천연가스를 기반으로 하기 때문에 기술 완성도와 경제성이 높습니다.
그린 수소보다 생산단가가 2~4배 낮아 현재 기업들이 쉽게 대체하기 어렵습니다.
2) 생산 인프라가 이미 구축됨
정유공장·철강·석유화학 단지 등에서 수십 년간 사용해온 방식이라
이미 설비, 기술, 공급망이 안정적입니다.
3) 대량 생산이 용이
전 세계 산업 공정에서 연간 수억 톤의 수소가 필요한데,
그레이 수소는 대규모·연속적 공급이 가능합니다.
✔ 그레이 수소의 단점
1) 탄소 배출이 매우 큼
수소 1kg 생산 시 약 9~10kg의 CO₂ 발생.
이는 탄소중립 시대에 큰 부담이며 규제 리스크가 큽니다.
2) 에너지 전환 정책과 충돌
많은 국가가 탄소세를 도입하면서 그레이 수소의 비용 경쟁력은 점점 떨어지고 있습니다.
3) 친환경 인증을 받기 어려움
유럽·미국·한국 모두 친환경 수소 분류 기준을 강화하고 있어
그레이 수소는 보조금·정책 지원에서 제외될 가능성이 높습니다.
✔ 그레이 수소 vs 블루 수소 vs 그린 수소 비교
| 그레이 수소 | 천연가스 | 높음(포집 없음) | 현재 가장 일반적, 저비용 |
| 블루 수소 | 천연가스 | 낮음(CO₂ 포집·저장) | 그레이 수소 업그레이드 버전 |
| 그린 수소 | 재생에너지 | 거의 없음 | 가장 친환경, 비용은 높음 |
그레이 수소는 현재 산업용 수소의 중심이지만,
탄소중립 시대에는 블루·그린 수소로 전환이 불가피합니다.
✔ 그레이 수소의 활용 분야
그레이 수소는 다음 산업에서 핵심 에너지원입니다.
- 정유 공정(수소 탈황, 크래킹 등)
- 철강 산업(환원 반응)
- 비료·화학 제품 생산(암모니아, 메탄올)
- 반도체·정밀 공정
특히 정유·화학 분야는 전체 수소 사용량의 약 60% 이상을 차지합니다.
✔ 그레이 수소의 향후 전망
1) 시장 규모는 유지되지만 성장성은 제한적
2030년까지 그레이 수소는 일정 수요를 유지하지만
탄소 정책 강화로 성장 속도는 점점 줄어들 전망입니다.
2) 탄소세 부과로 경제성 약화
유럽, 미국, 한국 모두 탄소 규제를 강화 중이라
그레이 수소 생산 기업은 탄소 비용 부담 증가가 예상됩니다.
3) 블루 수소로의 전환 가능성 매우 높음
기존 그레이 수소 생산 설비에 CCS(탄소 포집 저장 기술)를 추가하면
블루 수소로 전환이 가능하기 때문에 투자 시장에서 주목합니다.
4) 단기적으로는 필요, 장기적으로는 퇴장 예정
산업 구조상 아직 대체가 쉽지 않지만,
전 세계적으로 탄소중립 압박이 커지면서
그레이 수소의 비중은 점진적으로 감소 → 블루·그린 전환이 확실합니다.
✔ 결론: 그레이 수소는 ‘현실적인 수소’지만 미래는 제한적
그레이 수소는 현재 세계 산업의 핵심 수소이지만
탄소 배출이 매우 크기 때문에 미래에는 지속 가능하지 않습니다.
- 현재 → 생산 비용 저렴, 공급 안정적
- 미래 → 탄소 규제로 인해 점차 축소될 에너지
수소 경제 시대가 본격화되면서
그레이 수소는 필수적 과도기 역할을 하며
블루·그린 수소로의 전환을 위한 중요한 기반이 될 것입니다.