셰일혁명으로 미국은 에너지 독립을 이뤄냈다. 미국은 이제 브레튼우즈 체제, 즉 달러 기축통화를 수호하지 않아도 자국의 이익을 극대화시키는 기반을 마련할 수 있다. 에너지가 이토록 국가에 중요한 이유이다. 여담이지만, 셰일혁명이 미국 외교를 고립주의로 전환시켰다. 트럼프 시절부터 미국 우선주의를 내세운 배경에는 에너지 독립이라는 강점이 자리잡고 있다. 다시 말해 미국은 중동석유 등이 미칠 국제문제에 그다지 신경쓰지 않아도 되는 여건을 맞이했다. 그러나 끝없이 해외로부터 에너지를 수입해야 하는 한국은 국제관계를 잘 이어나가야 하는 상황이다.
지구온난화 문제도 셰일혁명으로 풀 수 있다. 미국은 값싼 천연가스를 풍부하게 공급하면서, 화력발전 연료를 석탄에서 천연가스로 바꿨다 .천연가스는 온실가스 배출량을 획기적으로 줄인 효과를 낳았다. 저렴한 천연가스 덕분에 에너지 다소비 업종인 제철, 철강, 화학산업이 경쟁력을 갖게 되었다. 에텐을 비롯한, 화학 소재산업의 경쟁력은 전체 산업의 경쟁력 향상을 향상시고 있다.
전기자동차에도 셰일혁명이 닥치고 있다. 지금 자동차 업계는 배터리 성능 향상과 차체의 경량화에 주력하고 있다. 앞으로 자동차 차체에 플라스틱이 많이 활용될 것이다. 전기자동차 시대가 본격 펼쳐지면 자동차 1대당 약350kg의 플라스틱이 사용될 것이다. 플라스틱은 대부분 에텐으로 생산된다. 따라서 전기자동차 시대에는 플라스틱을 값싸게 공급할 수 있는 미국에서 생산되는 자동차가 경쟁력을 가질 것이다. 값싼 플라스틱 공급은 셰일가스의 에텐에서 공급아 가능하다.
--- p.106~107

에너지 수급의 안정성을 높이기 위해 향후 일정기간 화석연료와 함께 갈 수밖에 없다. 탄소 배출은 줄이고, 신·재생에너지 등을 늘여가야 하는데, 이 과정에서 탈탄소 사회로 가는 연착륙 기술이 필요하다. 탄소제로 시대로 가는 과도기 해결책의 하나가 암모니아 기술이며 결국 탈탄소의 끝에는 수소가 있다.
석탄에서 수소를 뽑아내는 기술은 이제 새로운 단계에 접어들었다. 이 기술이 비약적으로 발전하면서 수소생산의 한 축을 담당하는 시대로 접어들고 있다.
예전 공해 주범이라는 석탄이 아니다. 석탄이 귀한 대접을 받는 시대에 왔다. 기술의 발전 때문이다. 석탄에서 수소를 뽑아내고 후처리 공정을 거쳐 공해를 내뿜지 않는 설비를 통해 청정연료로 재탄생하는 시대에 들어와 있다. 이는 일산화탄소와 메탄을 대량포집해 공업용 원료로 사용하는 후처리 공정 기술 때문에 가능해졌다. 지금 기술력 수준에서 볼때 화석연료를 수소로 전환하는 기술이 합리적이다. 화석연료 가운데 가장 저렴하고 안정적인 에너지는 석탄이다. 천연가스와 석유의 약 2배에 달할 정도로 매장량도 풍부하며, 지역적 편중 없이 전 세계에 널리 분포되어 있다.
석탄 가운데, 특히 갈탄은 값싸고 비교적 열분해하기도 쉽다. 호주 등에서는 지표면 널려 있기 때문에 채굴 비용도 저렴하다. 이를테면 호주에서는 240년간 발전할 수 있는 갈탄이 있다. 이 갈색 석탄을 사용하여 석탄가스화 기술과 CCUS기술을 적용하면, 저렴하고 청정한 블루수소를 얻을 수 있다.
--- p.140~142

테슬라의 CEO 일론 머스크는 2021년 초 새해 구상에서 최상의 CO2 포집·활용·저장CCUS에 1억 달러를 기부한다고 밝혔다. 돈의 흐름에 누구보다도 밝은 머스크의 행동은 세계적 주목받을만 하다.거금을 쾌척한 그가 CCUS기술의 중요성을 깨달은 것이다. 사실상 탄소중립을 성취할‘게임 체인저’기술로 CCUS기술을 인식하고 있는 것이다.
CO2의 포집, 활용, 저장(Carbon Capture, Utilization and Storage) CCUS을 의미하는 CCUS기술은 인류가 화석연료를 버릴 수 없다는 사실을 토대로 한다. 화석연료는 지금까지 300년 가까이 인류가 활용해온 까닭에 기술적 경험적인 지식 축적이 충분하다. 탄소중립 내지 탈탄소사회로 간다고 해서 어느날 갑자기 화석연료를 버린다고 가정해보자. 가정한다는 것 자체가 넌센스다. 화석연료를 쓰지 않을 수 없다. 화석연료에서 유래하는 에너지는 인류 생존에 필수적 요소인 것이다. 따라서, 화석연료의 단점을 보완해 고치는 기술이 바로 CCUS기술인 것이다.
CCUS는 대량의 CO2가 발생되는 근원 단계에서 CO2방출을 저지하고 재활용하는 기술을 통칭한다. 과거에도 그린피스 등 환경보호단체에서 주장했지만, 당시엔 기술적 미흡으로 주목받지 못했다. 그러나, 지금은 어느정도 기술 수준에 도달했다. 온실가스 감축 내지 저지에 대한 범세계적 논의가 그 어느 때보다 활발한 편이다. CCUS기술은 크게 3단계로 분류된다.
- (158~159

100년 넘게 인프라를 구축해 온 화석연료 중심체제는 아직 견고하다. 탈탄소 사회 실현에는 그야말로 장구한 시간과 천문학적인 국가 예산이 수십 년에 걸쳐 투입되어야 한다. 한 국가만이 나서 해결될 일도 아니다. 2019년 기준, 전 세계 신·재생에너지 발전 비중은 10.39%에 머무르고 있다. 아직 석탄(36.4%), 천연가스(23.3%)에 비하면 갈 길이 멀다는 사실이다. 결국 에너지 수급의 안정성을 높이기 위해 향후 수십년 간 화석연료에 의지할 수밖에 없다. 탈탄소 사회 연착륙 기술이 필요한 상황이다. 따라서, 인류는 화석연료를 사용하되 탄소 배출을 서서히 줄여나가는 방법을 찾고 있는 것이다. ‘탄소0’의 시대로 가는 과도기 해결책의 하나가 바로 암모니아 연소 기술이다.
--- p.222~ 224

수소의 대표적인 단점은 수소의 부피당 저장 용량이 작고 비용이 많이 든다는 점이다. 이는 경제적인 대용량 저장과 장거리 운송이 암모니아보다 훨씬 어렵다는 것을 의미한다. 액화수소로 저장해 이송하는 방법이 있지만, 수소를 액화시키는 과정과 운반은 지나치게 비싸다. 아직 기술력이 미치지 못하고 있다. 암모니아는 수소처럼 연소 시 CO₂를 배출하지 않아 미래 에너지원으로서 요건을 갖추고 있다. 수소에 비해 제조와 저장, 운반에 필요한 과정이 단순하고 비용도 적게 들어 경제적이다. 가솔린에 비해 폭발 위험도 비교적 낮다. 공기보다 가볍기 때문에 환기성이 좋고 천정이나 높은 곳에 모이는 성질이 있어 누출의 경우에도 제어하기 쉬운 편이다. 따라서 업계는 그린 암모니아에 관심을 집중하고 있다.
다시 말해 무탄소, 즉 탄소와 무관한‘그린 암모니아’를 대량 생산하는데 기술력을 모으고 있다. 물을 전기분해해 수소를 생산하고, 공기에서 분리된 질소와 물을 합쳐 전기화학적으로 합성하면 그린 암모니아를 얻을 수 있다.
국제에너지기구(IEA)가 펴낸 ‘2020에너지전망보고서’를 보자. 선박 연료로 암모니아, 수소 등의 사용 비중이 점차 확대돼 2060년 신조선의 경우, 60% 이상이 암모니아-수소 혼합연료추진 선박이 될 것이다. 암모니아 연료가 이 중 절반을 차지할 것이다.
--- p.236~237

국내 조선 3사도 공통적으로 수소 선박과 함께 암모니아 선박 제조 기술에 박차를 가하고 있다. 암모니아 선박 기술은 우리나라 기술력이 가장 앞서고 있다. 이미 국내 조선3사는 일찍부터 암모니아 선박 기술 확보에 착수했다. 암모니아 엔진 및 연료탱크, 연료공급시스템을 개발하고 있다. 암모니아 선박은 독자적인 암모니아 엔진을 개발하는 것이 중요하다. 특히 국내 조선사들이 주도 중인 대형 선박에 이를 탑재하는 것이 관건이다. 현재 국내 개발 중인 암모니아 엔진은 LNG나 LPG 추진 엔진과 개념이 비슷하다.

신·재생에너지를 수소로 전환해 사용하는 시대가 도래했다.인류는 이제100년에 한 번 오는 산업혁명의 출발선에 서 있다.<br/>우리나라는 수소 연료전지차,수소 연료전지 발전 등 수소 활용 부문에서 경쟁력을 확보했다.반면,수소 생산,저장·운송 기술 및 수소충전소 등 주요 인프라는 주요국에 대비해 부족하다.수소를 에너지원으로 보급 활성화하기 위해서는 수소 활용과 인프라 확보의 불균형을 해소해야 한다.수소생산-저장·운송-활용의 밸류체인이 조성되어야 비로소 새로운 에너지 패러다임으로 나아갈 수 있다.<br/>아무리 태양광,풍력발전 등이 보급되어도 극심한 변동성은 피할 수 없다.신·재생에너지는 날씨에 의한 전력량 변동이 심하며,태양광은 밤에 전력을 생산할 수 없다.즉 전력 품질이 불량하면 아무리 풍부해도 쓸 수 없다.일정 시간에 많이 발전된 전력을송전할 수 있는 전력계통이 부족하여 큰 문제점으로 대두되고 있다.<br/>그렇기 때문에 태양광발전 등이 원전을 보완할 수는 있어도 대체는 무리다. 탈원전을 외치는 것은 간단하지만, 그와 동시에 원전 없이도 에너지원을 확보하는 방안을 구체적으로 제시해야 한다.<br/>석탄은 수소원자 대 탄소원자의 비율이 1대 1~2이다. 석유는 수소원자 2개에 탄소 원자 1개가 결합한 구조로, 수소:탄소의 비율이 1대 0.5이다. 천연가스는 수소원자 4개에 탄소 원자 한 개가 결합해 수소:탄소의 비율 1대0.25이다. 다시 말해 에너지원의 변화와 함께 기술 진보로 CO₂방출을 줄여왔다. 지난 140년 간 주요 에너지 단위당 탄소방출량은 연 평균0.3%씩 감소한 것으로 추정되었다. 그러나, 방출량 감소에 비해 사용량이 크게 증가하면서, CO₂배출량은 꾸준히 늘었다. 전체 CO₂방출 자체는 증가했다.<br/>미국 경제학자 제러미 리프킨은 저서 ‘수소혁명’에서 “탈탄소화의 여정 끝에 수소가 있다”고 했다.<br/>향후 수소산업의 핵심은 어떻게 저렴한 수소를 대량 수요에 대응하느냐에 있다. 철강 조선 화학 반도체 등 에너지 다소비 공업에 소요되는 화석연료 에너지를 대체하는 수소를 어떻게 만들어내느냐이다. 석유화학 공정에서 부산물로 나오는 수소는 온실가스가 배출되는 그레이 수소이다. 블루수소는 천연가스나 석탄 등 화석연료를 개질해 만들어 낸다. 또한 개질 공정에서 배출되는 CO₂를 포집 저장 활용하는 CCUS기술이 선진국을 중심으로 활발하게 개발되고 있다.<br/>수소 생산 기술의 궁극은 그린수소이다. 물(H₂O)을 전기분해해 얻는 수소이다. 독일과 일본, 미국 세 나라가 보유한 기술이다. 그러나 상용화 하기에는 경제성이 부족하고, 기술력도 효율성도 떨어진다. 최근 한국에서도 선진국 수준의 수전해 기술개발에 성공해 주목받고 있지만, 완전히 실용화 하기에는 향후 몇 년이 더 걸릴 것이다.<br/>수전해 공정에 소요되는 전기를 어떻게 만들어 내느냐가 특히 중요하다. 친환경 에너지 생산을 위해 CO₂를 내뿜는 화력발전으로 만든 전기를 수전해 등에 활용하는 것은 의미가 없다. 그린수소 생산에 CO₂배출이 없는 전기를 이용해야 진정한 의미의 탈탄소(무턴소) 에너지라고 할 수 있다.<br/>저렴한 수소의 공급은 수소사회로 나아가는 지름길이다. 미국은 2030년까지 수소 1㎏ 가격을 현재보다 80%가량 낮춰 1달러 선에 공급하고, 일본은 2050년까지 수소 가격을 1㎏당 2달러 내외로 낮출 계획이다. 수소에너지 관련, 세계적 흐름을 보면 세계수소위원회는 2050년에 이르러 수소가 최종 에너지 소비량의 18%를 차지하고 승용차 4억대와 상용차 2,000만대가 수소에너지를 사용할 것으로 전망하고 있다. 이는 세계 자동차 시장의 약 20%를 차지하는 수치이다. 시장 규모 또한 2.5조 달러(약2,940조 원)에 이르고, 일자리 또한 3,000만 개에 이를 것으로 내다본다.<br/>최근 대형 원전 설비의 대안으로 등장한 것이 소형모듈원전(SMR)이다. 수소생산에 필요한 무탄소 전기와 저렴한 전력을 공급하는 수단으로 부상하고 있다. 300MW 이하의 일체형 소형원전이 보다 확산할 것이다. 우리나라는 2030년 이전 한국형 SMR설계를 끝낼 계획을 갖고 있다. 2021년 말 혁신형SMR개발을 공식화했고 국회에는 SMR포럼이 설치됐다. SMR글로벌 시장은 2035년 65~85GW에서 2050년2000GW이상 급성장할 것으로 전망한다. 마이크로소프트 창업자 빌 게이츠는 이미 2006년 설립한 원전기업 테라파워를 통해 SMR개발에 집중해왔다. 하지만, 우리나라에서는 규모에 관계 없이 시민 환경단체를 중심으로 원자력에 대한 반대운동이 거세기 때문에 향후 주만수용성에 대한 수많은 토론이 있어야 할 것이다.<br/>바야흐로 포스트 화석연료의 시대가 열리고 있다. 이는 에너지 고갈 문제, 환경 보전 문제를 넘어 글로벌 질서를 재편한다는 점에서 중요한 의미가 있다.<br/>지금까지 에너지원 보유 내지 접근성이 곧 글로벌 권력을 의미했다. 19세기 영국은 석탄을 선점하며 성장했고, 20세기 미국은 석유를 선점하며 성장했다. 하지만, 수소에너지 세계에서 수소는 어디에서나 추출할 수 있다. 어디에나 있는 수소를 어떻게 생산하고, 유통하고, 저장하고 활용할 것인가 하는‘기술’의 선점이 가장 중요하다. 이 때문에 미국과 중동 등 특정 국가에 몰려있는 화석연료 중심의 세계가 뒤흔들릴 것이다.