전 세계 선박의 연료를 수소로 전환하면 매년 약 13만명의 조기 사망을 예방하고, 대기질 개선에 따른 경제적 편익이 연간 2840억달러(약 390조원)에 달할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
해운 탈탄소화가 기후변화 대응뿐 아니라 초미세먼지와 오존을 줄여 상당한 공중보건 효과를 가져올 수 있다는 분석이다.
문제는 이 같은 효과를 거두기 위해서는 세계 해운의 연료체계 자체를 바꾸는 수준의 대규모 전환이 필요하다는 점이다. 선박 몇 척을 수소로 교체하는 것만으로는 연구에서 제시한 건강 편익을 기대하기는 어렵다는 비판도 나온다.
이번 연구 결과는 싱가포르 난양공과대학교와 미국 국립대기연구센터(NSF NCAR) 연구팀이 최근 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 논문으로 발표했다.
연구진은 지구 시스템 모델과 대기질·건강영향 모델을 결합해 선박 에너지의 50%와 100%를 수소로 전환하는 두 가지 시나리오를 분석했다.
◇매년 12만9458명 조기 사망 예방
100% 전면 전환 시나리오에서는 매년 12만9458명의 조기 사망을 예방할 수 있는 것으로 분석됐다. 이 가운데 약 75%인 9만7417명은 오존 감소를 통해, 25%인 3만2041명은 초미세먼지(PM2.5) 감소에 따른 효과였다.
지역별로는 차이가 컸다. 남아시아에서는 오존 감소, 동아시아에서는 PM2.5 감소에 따른 건강 편익이 두드러졌다. 특히 동아시아는 전 세계 PM2.5 관련 예방 사망자의 약 47%를 차지하는 것으로 분석됐다.
이를 경제적 가치로 환산하면 연간 2840억달러(약 390조원)에 이른다. 인도가 약 360억달러로 가장 큰 편익을 얻고 일본·미국·이탈리아·중국 등도 큰 혜택을 받는 것으로 나타났다.
50% 전환 시나리오는 전 세계 선박 에너지 수요의 절반을 수소로 전환하고, 나머지 절반은 기존 화석연료를 사용하는 경우다.
이 시나리오에 따르면 연간 약 4만5000명 수준의 조기 사망을 예방하는 것으로 분석됐다. 이에 따른 경제적 편익은 연간 약 1140억달러(약 157조원)에 이른다.
수소 해운의 효과가 단순한 탄소 감축에 그치지 않고 건강과 경제적 편익으로 연결될 수 있다는 의미다.
◇선박 건조에 막대한 비용 필요
문제는 이 결과를 현실로 옮기는 데 필요한 규모다.
100% 전환 시나리오에 따르면 2050년 이전에 총톤수 100t 이상 상선 11만2501척을 수소 추진선으로 새로 건조해야 한다.
선박 한 척당 건조비용을 4750만달러로 추산해 선박 교체 비용만 연간 약 2140억달러로 계산했다. 건강 개선에 따른 경제적 편익 2840억달러보다 크지는 않지만, 이것은 어디까지나 보건 편익과 선박 교체비용을 비교한 결과다.
논문에서는 50% 전환 시나리오에 따른 선박 교체비는 별도로 산정하지 않았다. 다만, 단순 비례로 가정을 하면, 5만6250척을 건조하는 데 약 2조6720억달러가 들어가고, 2050년까지 연간 1070억달러 정도가 들어가게 된다.
◇선박만 바꿔서는 안 된다
이번 연구 결과는 수소 생산·저장·운송과 항만 벙커링 인프라 비용 등이 모두 포함된 종합적인 경제성 분석은 아니다. 이번 연구를 근거로 당장 수소선박이 경제적으로 유리하다고 단정하기는 어렵다는 얘기다.
오히려 막대한 초기 투자와 장기간에 걸친 선박 교체가 필요하다는 점이 함께 드러난다.
수소 해운의 또 다른 과제는 연료 공급망이다.
연구진은 전 세계 해운의 수소 전환을 위해 연간 약 2억80만t 규모의 수소 생산을 가정했다. 이 가운데 88%는 그린수소, 11.8%는 블루수소였다.
그러나 수소 프로젝트가 발표됐다고 실제 공급망이 만들어지는 것은 아니다.
연구진은 발표된 그린수소 생산 프로젝트 가운데 일정대로 완공된 비율이 7%에 불과하다는 점을 지적했다. 수소 공급망 구축 자체가 해운 전환의 중요한 불확실성이라는 의미다.
◇한국 서해안은 오존이 변수
더구나 수소 생산 과정에서는 육상 대기오염이 발생할 수 있다. 수소선박 운항으로 이산화항(SO₂)과 일산화질소(NO) 등 선박 배출량은 크게 감소하지만, 수소 생산시설이 들어서는 지역에서는 오염물질 배출이 증가할 수 있다.
미국 걸프 연안, 칠레 북부, 서유럽, 인도 북서부 등에서는 PM2.5 농도가 오히려 높아지는 지역도 나타났다.
한국에서는 또 다른 문제가 있다. 선박에서 배출되는 질소산화물(NOx)이 줄면 대체로 대기질이 개선되지만, NOx 농도가 높은 지역에서는 오존 농도가 오히려 높아질 수 있다.
NO로 인해 오존을 제거하는 반응이 줄어들기 때문이다. 연구진은 중국 동부와 벨기에·네덜란드 해안, 한반도 서쪽 연안 등에서 이런 현상이 나타날 가능성을 제시했다.
따라서 한국에서는 수소선박 전환과 함께 반응성이 높은 휘발성유기화합물(VOC) 배출을 줄이는 정책이 필요하다. 선박의 NOx 감축만으로는 오존 문제까지 해결되지 않을 수 있다는 것이다.
◇'수소가 답인가'보다 '어떻게 전환할 것인가'
이번 연구는 수소 해운의 가능성을 상당히 구체적인 숫자로 보여준다. 해운의 연료를 수소로 바꾸면 대기질 개선을 통해 연간 13만명에 가까운 조기 사망을 예방할 수 있고, 그 경제적 가치는 2840억달러에 달할 수 있다.
그러나 이 숫자를 현실의 정책 목표로 바꾸려면 넘어야 할 산도 분명하다. 11만2501척의 선박을 교체하고, 연간 2억t 규모의 수소를 공급하며, 전 세계 항만에 새로운 벙커링 인프라를 구축해야 한다. 여기에 수소 생산 과정의 대기오염과 지역별 오존 문제까지 관리해야 한다.
해운 탈탄소화에서 수소가 중요한 선택지가 될 수 있지만, 실제 정책에서는 수소선박의 도입 숫자만 세는 것보다 수소 생산에서 선박 운항까지 전체 공급망을 어떻게 구축하고, 그 과정에서 발생할 새로운 환경 부담을 어떻게 관리할 것인지가 더 중요한 과제가 될 전망이다.
