[경제] (블룸버그) 수소 탐사가들, 캔자스에서 대박을 노린다

LINK : https://www.bloomberg.com/news/features/2024-11-16/in-kansas-hydrogen-wildcatters-are-make-big-bets-on-striking-it-rich

미국 중서부에서 호주에 이르기까지 점점 더 많은 스타트업들이 지질학적 수소를 찾아 나서며 "스핀들톱 모멘트(현대 석유 산업의 시작을 알린 역사적 전환점)"를 기대하고 있습니다.

By Michelle Ma and David R Baker

2024년 11월 17일 오전 12:30 GMT+9

캔자스의 조용한 대평원에서 새로운 골드러시가 형성되고 있습니다. 빌 게이츠와 같은 투자자들의 지원을 받는 스타트업들이 기후변화에 영향을 주지 않고 발전을 할 수 있는 연료인 자연 발생 수소를 지하에서 찾고 있습니다.

대량의 수소를 발견한다면 에너지 전환에 혁명을 일으킬 수 있습니다. 하지만 이러한 탐사는 실패 가능성이 높은 청정에너지 개척 사업이며, 세계가 검증된 탄소 감축 기술을 필요로 하는 시점에서 제한된 기후 벤처 자본을 전용할 위험도 있습니다.

캔자스는 지질학적 특이점 위에 자리잡고 있습니다. 중부대륙 열곡은 10억 년 전 북미 대륙이 중앙에서 분리되기 시작했다가 멈추면서 생긴 지하의 흔적입니다. 열곡 내의 철분이 풍부한 암석(감람석)은 물, 압력, 열에 노출되면 수소를 생성할 수 있습니다. 수십 년 전 이 지역의 오래된 석유 탐사 기록들은 수소가 존재했거나 적어도 존재했었다는 것을 보여줍니다.

전 세계의 다른 지역들도 우주에서 가장 가벼운 원소인 수소를 보유하고 있을 가능성을 보여주고 있으며, 이러한 탐사는 투자금을 끌어모으기 시작하고 있습니다. Koloma라는 회사는 빌 게이츠의 Breakthrough Energy Ventures를 포함해 3억 달러 이상을 모금했습니다. 광업 거대기업 Fortescue Ltd.는 최근 캔자스에서 탐사 중인 스타트업 중 하나인 호주 기반 HyTerra의 지분 40%를 2,200만 달러에 매입했습니다. BNEF에 따르면 탐사업체, 장비 제조업체, 연구 자금을 지원하는 석유·가스 대기업을 포함해 약 50개의 지질 수소 기업이 운영되고 있습니다.

Wood Mackenzie의 분석가 Richard Hood에 따르면, 자연 발생 수소는 현대 세계를 만드는데 기여한 1901년 텍사스 석유 분출을 의미하는 "스핀들톱 모멘트"의 잠재력을 가지고 있습니다. 상업적 양이 존재한다면, 지하에서 수소를 추출하는 것이 전기를 사용해 물에서 분리하는 것보다 저렴하고, 가장 일반적인 방법인 천연가스에서 만드는 것보다 친환경적일 것입니다. (그린 수소보다 저렴하고, 그레이 수소보다 친환경)

수소 탐사가들, 중부대륙 열곡을 탐사하다
지질학적 특성으로 인해 이 지역이 수소 가스의 잠재적 핫스팟이 될 수 있다. 오래된 기록들은 이 지역에 수소가 있다는 것을 – 또는 적어도 있었다는 것을 – 보여준다.

"분명 위험은 있습니다"라고 캔자스 세 개 카운티에서 탐사를 위해 부지를 임대한 PureWave Hydrogen의 공동 창업자 Bruce Nurse가 말했습니다. "하지만 이것은 미국에서 우리가 추구해야 할 에너지원입니다. 인공적으로 제조된 수소로는 충분하지 않을 것이기 때문입니다."

최근 과학자들은 지구 표면 아래에 얼마나 많은 수소가 있는지 진지하게 연구하기 시작했습니다.

Geoffrey Ellis는 이 연구의 최전선에 있습니다. 미국지질조사국(USGS)의 연구 지질학자인 Ellis는 20년 동안 석유 지구화학을 연구했습니다. 약 5년 전, Ellis는 말리에 대해 듣고 수소 연구로 방향을 전환했습니다.

말리는 업계에서 "화이트" 또는 "골드"라고 부르는 지질학적 수소 탐사의 중요한 시발점입니다. 1980년대 후반, 이 서아프리카 국가의 한 마을 주민들이 물을 시추하다가 가스 주머니를 발견했습니다. 그것이 무엇인지 모른 채 다시 막아두었습니다. 수십 년 후, 작업자들이 이 발견에 대해 듣고 천연가스를 기대하며 새로운 우물을 팠지만, 거의 순수한 수소를 발견했습니다.

Ellis의 그룹은 석유·가스 산업의 도구와 방법을 활용하여 전 세계 지하를 모델링해왔습니다.

그의 추정치는 광범위합니다: 보수적으로는 수십억 톤에서 수조 톤에 이릅니다. Ellis는 추정된 수소의 일부만 활용해도 수백 년의 수요를 충족시킬 수 있을 것이라고 말했습니다.

그는 이처럼 큰 폭의 불확실성이 나타나는 이유를 그들이 만든 모델의 특성 때문이라고 설명합니다. 이 모델은 수소에 대해 알려진 정보와 석유와 같이 더 잘 이해된 자원들에 대한 지식을 바탕으로 구축되었습니다. 그와 투자자들, 기업들에게 중요한 질문은 수소의 존재 여부가 아니라, 얼마나 많은 양이 접근 가능하고 대규모로 순수하게 축적되어 있는가 입니다. 이를 확실히 알 수 있는 유일한 방법은 시추를 시작하는 것입니다.

"불확실성 속에서 운영해야 합니다"라고 Koloma의 최고비즈니스책임자 Paul Harraka가 말했습니다.

성공 가능성을 극대화하기 위해, 탐사가들은 먼지 쌓인 기록보관소의 문서들과 우연한 수소 발견을 언급한 석유·가스 문서들에 의존하고 있습니다. 또한 위성 이미지에서 ‘페어리 서클(Fairy Circle)’으로 알려진 것을 식별하기 위해 정교한 머신러닝과 같은 기술도 사용하고 있습니다. 지표면의 이러한 원형 함몰지는 때때로 수소를 방출하며 지하 저장소를 가리킬 수 있습니다.

덴버 기반의 Natural Hydrogen Energy의 공동 창업자이자 전 최고경영자인 Viacheslav Zgonnik은 2023년 네브래스카 주 제네바 근처에서 탐사를 했습니다. 11,000피트 이상을 시추하여 수소를 발견했지만, Zgonnik은 얼마나 발견했는지는 밝히지 않았습니다. 그는 올해 회사를 떠나 수소 매장지를 찾는 기업들에게 소프트웨어를 제공하는 스타트업을 설립했습니다.

"골드러시가 있을 때는 곡괭이와 삽을 팔아야 합니다"라고 Zgonnik이 말했습니다.

오늘날 진행되는 대부분의 탐사는 미국과 호주에서 이루어지고 있는데, 이는 지하에 수소가 존재할 수 있다는 증거뿐만 아니라 두 국가의 지원적인 규제 환경 때문입니다. 정부가 통제하는 라이선스로 인해 긴 지연이 발생할 수 있는 다른 국가들과는 달리, 미국에서는 토지 소유자가 탐사 허가권을 가지고 있습니다.

이러한 모든 요인들로 인해 많은 탐사가들이 캔자스와 중부대륙 열곡을 따라 있는 다른 주들에 집중되어 있습니다. "비용이 많이 들고 무작정 땅을 파볼 수는 없습니다"라고 Koloma에 투자한 벤처 기업 Piva Capital의 매니징 파트너 Mark Gudiksen이 말했습니다. "그래서 모든 업계의 기술을 신중하게 활용해야 합니다."

호주 사우스오스트레일리아 주 요크 반도에 있는 골드 하이드로젠(Gold Hydrogen)의 시추 장비. 사진제공: 골드 하이드로젠

탐사가들이 수소를 발견하더라도, 그 상업적 전망은 매우 불확실합니다. 재생에너지로 생산되는 그린 수소가 아직 활성화되지 않은 이유는 높은 비용 때문입니다. 미국 에너지부는 수소 생산업체와 탐사업체들이 킬로그램당 1달러까지 비용을 낮추는 것을 목표로 설정했습니다. 이는 현재 부족한 수소 산업 성장에 필수적인 수요의 물결을 일으킬 것입니다.

BloombergNEF에 따르면 현재 세계는 연간 약 9,400만 메트릭 톤의 수소를 사용하고 있습니다. 이 연구 기관은 글로벌 경제가 금세기 중반까지 넷제로 배출을 달성하기 위해서는 수소 사용이 천천히 증가하여 2030년에 1억 1,800만 메트릭 톤에 도달한 후 급격한 성장기에 진입할 것으로 예측합니다. BNEF의 2024 신에너지 전망에 따르면, 전 세계 사용량은 2040년에 2억 3,400만 메트릭 톤, 2050년에는 3억 9,000만 메트릭 톤에 도달할 수 있습니다.

“단위 경제성이 맞아떨어진다면 시장은 정말로 엄청나게 클 것입니다,”라고 BloombergNEF의 기술 및 혁신 책임자인 마크 데일리가 말했습니다. "다만, 그 ‘만약’이 실현될지는 큰 물음표입니다."

중요한 비용 요소 중 하나는 순도입니다. 말리의 우물은 거의 100% 순수 수소입니다. 하지만 수소는 종종 헬륨을 포함한 다른 가스들과 함께 존재합니다. 예를 들어, 호주 기업 Gold Hydrogen은 2023년 남호주의 Yorke 반도에서 실시한 초기 시추 테스트에서 수소와 함께 높은 수준의 헬륨을 발견했으며, 현재 첫 신규 우물 시추를 진행 중입니다. 헬륨이 가치 있는 제품이긴 하지만, 두 가스를 분리하는 데는 비용이 추가됩니다.

비용을 낮추는 데 가장 큰 복잡성 중 하나는 운송으로, 가스를 액체로 압축하여 트럭으로 운반하거나 지하 파이프라인을 통해 이동시키는 것입니다. 둘 다 비용이 많이 들며, 파이프라인의 경우는 현실보다는 환상에 가깝습니다. 고압 상태에서는 수소가 강철 파이프와 반응하여 파이프를 취약하게 만들고 균열을 일으킬 수 있습니다. 

또한 과학자들과 스타트업들이 아직 제대로 직면하지 못한 수소 누출의 가능성도 있습니다.

"수소는 매우 확산성이 강한 가스입니다. 모든 곳으로 퍼져나갑니다"라고 지질학적 수소 연구 프로그램을 담당하는 에너지부 첨단연구프로젝트청(ARPA-E)의 프로그램 디렉터 Douglas Wicks가 말했습니다.

Daly는 수소 운송은 100킬로미터 반경 내에서만 경제적으로 의미가 있다고 말했습니다. 그는 파이프라인 건설을 위한 충분한 자금을 모으려면 운송하는 자원이 20-40년 동안 존재할 것이라는 증거가 필요하다고 지적했습니다.

캔자스와 네브래스카에서 탐사하는 많은 스타트업들은 지역 판매를 통해 운송 문제를 극복할 수 있습니다. 이 두 주는 최고의 농업 생산지이며, 기업들은 농부들을 가장 큰 잠재적 고객으로 보고 있습니다. 이 지역에서 발견된 수소는 비료 생산에 널리 사용되는 암모니아로 전환될 수 있습니다.

수많은 미지수들이 있지만 탐사가들을 멈추게 하지는 못하고 있습니다. 또한 벤처 캐피털리스트들과 대기업 투자자들도 큰 돈을 걸고 있습니다.

이 산업의 가장 큰 지지자 중 하나는 가장 영향력 있는 기후 기술 투자자인 Breakthrough Energy Ventures입니다.

"지질학적 수소의 발견은 우리 생애에, 그리고 아마도 우리 자녀들의 생애에 가장 중요한 사건 중 하나가 될 수 있습니다"라고 이 회사의 기술 책임자 Eric Toone이 6월 런던의 Breakthrough Energy Summit에서 연설했습니다. "이는 무한한 무탄소 반응성 화학 에너지의 가능성을 제공합니다."

이것이 이 회사가 수소 프론티어에서 가장 큰 스타트업 중 하나인 Koloma의 2억 4,500만 달러 시리즈 B 라운드에 참여한 이유 중 하나입니다. 그러나 투자자들은 이 영역이 여전히 많은 사람들을 주저하게 만드는 충분한 미해결 질문들을 가지고 있다는 것을 인정합니다.

만약 Koloma가 성공한다면, "그것은 수소의 비용 구조를 바꿀 것입니다"라고 Gudiksen이 말했습니다. 하지만 그는 경고의 메시지도 덧붙였습니다: "우리가 모든 돈을 잃을 가능성도 분명히 있습니다."