백색 수소: 에너지를 변혁할 수 있는 숨겨진 가스
White hydrogen: The hidden gas that could transform energy
Deutsche Welle
· 🇩🇪 Bonn, DE
DE
2026-03-13 20:33
Translated
지구의 지각에 수조 톤의 수소가 존재한다. 바바리아 지질학자가 이 깨끗하고 저렴한 에너지원을 활용할 수 있을까?
바바리아 독일 주의 숲 깊은 곳에서 위르겐 그뢰치는 낮게 매달린 가지들을 헤쳐나간다. 그는 수백만 달러의 가치가 있는 비밀의 장소로 향하고 있다. 성공적으로 개발된다면 전 세계 청정 에너지 발전을 변화시킬 수 있을 것이다. 문제의 보물은 땅에서 자연적으로 흐르는 희귀한 형태의 수소이다.
그뢰치는 지질학자이다. 네덜란드 화석 연료 거대 기업 셸에서 수십 년을 근무한 후, 그는 현재 독일 에를랑겐-뉘른베르크 대학의 연구원이다. 그의 학생 두 명과 함께 그는 땅에 1미터 깊이의 구멍을 파고 가스 센서를 삽입한 후 측정 장치가 여기에 있는 것을 표시할 때까지 기다린다. 그는 이를 수소를 "냄새 맡는" 것이라고 부른다.
"이것은 중요합니다"라고 그는 디스플레이의 숫자가 계속 올라갈 때 말한다. 그것은 백만분의 500 바로 위에서 멈춘다. 즉, 가스 샘플의 0.05%가 수소라는 의미이다.
"그것은 우리 주위 공기에 있는 수소보다 1,000배 더 많습니다"라고 그뢰치는 말한다. 그에게 이것은 남독일의 이 숲에서 수소의 대박을 찾았음을 나타낸다.
몇 년 동안 기업 CEO들과 유럽연합 집행위원회 의장인 우르줄라 폰더라이엔과 호주의 앤서니 앨버니즈 같은 정치인들은 수소를 경제를 탄소중립화하는 방법으로 찬양해왔다.
가스는 배를 동력화하거나 철강과 같은 중공업에 필요한 강렬한 열을 생성하기 위해 태워질 수 있다. 석유, 가스 또는 석탄과 달리 지구 온난화 배출을 생성하지 않는다. 국제에너지기구는 전 세계 수요가 2050년까지 3배 증가할 수 있다고 말한다.
하지만 문제가 있다. 수소는 제조되어야 한다. 그리고 이를 만드는 과정은 화석 연료에 크게 의존한다. 현재 1% 미만이 전기분해라는 비용이 많이 드는 공정에서 재생 에너지로 만들어진다.
그뢰치는 "백색 수소"라고도 불리는 자연 수소가 세 번째 옵션을 제공할 수 있다고 말한다. 그것은 지구의 지각에 자연적으로 형성되며, 수십억 년 전의 지질 과정에서 비롯된다.
"지구 맨틀의 대부분은 철이 풍부한 바위입니다"라고 그는 말한다. "섭씨 200~350도의 온도에서 물을 만날 때, 철은 기본적으로 물에서 산소를 빼앗아 순수한 수소를 남깁니다."
이 반응을 사문암화라고 하며, 대부분의 자연 수소가 형성되는 방식이다.
미국 지질 조사소의 연구원들에 따르면 약 5.6조 톤의 수소가 지구의 지각에 있다고 믿어진다. 대부분은 도달하기에는 너무 깊지만 단 2%만 꺼내도 200년 동안 수소 수요를 충당하기에 충분하며, 과학자들은 2024년 연구에서 기술했다.
모든 원소 중 가장 가벼운 수소는 지구의 맨틀에서 균열을 통해 표면으로 상승할 수 있다. 때때로 지표면 세계로 누출되지만 대부분은 사암과 같은 다공성 석재의 저수지에 축적되어 더 단단한 바위층 아래에 갇혀 있다.
전 세계 수십 개의 회사들이 현재 그러한 저수지를 찾고 있다. 그러나 자연 수소가 이미 추출되어 지역적으로 전기를 생성하는 데 사용되는 유일한 장소는 말리의 부라케부구 마을이다.
우물의 산출량은 연간 약 49톤 정도로 적다. 비교하면, 화석 가스 우물은 같은 기간 동안 수백에서 수천 톤을 생산한다. 하지만 그것은 자연 수소 추출의 타당성을 보여주며, 따라서 제조할 필요를 우회한다.
그리고 말리 우물에서 수소는 14년 전 시설이 개설되었을 때와 동일한 압력으로 흐른다. "기술적으로 그것은 자연 수소를 생산하는 과정이 지속적으로 진행 중이기 때문에 재생 가능한 자원입니다"라고 글로벌 에너지 연구 회사 우드 맥켄지의 지표면 분석가 케이트 애디가 말한다. 추출 속도가 형성 속도를 초과하지 않는 한.
바바리아에서 위르겐 그뢰치는 자연 수소를 킬로그램당 1달러(0.87유로)의 가격으로 판매할 계획이다. 이는 화석 연료에서 만든 수소의 가격과 유사하다.
2030년까지 그는 지표면 아래 1,500미터(4,921피트) 깊이의 바바리아 저수지에서 연간 1,000톤의 백색 수소를 추출할 계획이다. 이는 지역 회사와 중앙에서 생산된 열을 다른 건물로 배포할 수 있는 난방 네트워크에서 사용될 것이다.
"같은 저수지에서 우리는 또한 주택을 난방하는 데 사용할 수 있는 뜨거운 물을 생산하기를 원합니다"라고 그뢰치는 말한다. 이 지열 에너지는 수소 사업이 작동하지 않을 경우를 대비한 경제적 안전망이다.
하지만 이 분야의 많은 개척자들처럼 위르겐 그뢰치는 법적 문제에 직면해 있다. 극소수 국가만 백색 수소를 천연자원으로 공식적으로 기록하기 때문에 정부 보조금과 시추 허가를 받기가 어렵다. 그리고 그것이 투자자들을 겁먹게 한다.
소수의 예외를 제외하고 대형 석유 및 가스 회사들은 아직 자연 수소 탐사에 투자하지 않았다. 그리고 그뢰치도 아직 투자를 확보하지 못했다.
"그들은 물러서서 스타트업들이 개척자가 되고 산업의 위험을 제거하도록 허용합니다"라고 케이트 애디가 말한다. "하지만 이러한 스타트업 중 하나가 상업적으로 의미 있는 양의 자연 수소를 생산할 수 있게 되면, 부지에 대한 토지 장악이 있을 것입니다."
우드 맥켄지의 최선의 시나리오는 2050년까지 연간 2,000만 톤의 자연 수소가 생산될 수 있다는 것이다. 이는 IEA 추정에 따라 당시 필요한 수소의 6.7%가 될 것이다.
"그것은 큰 모험입니다"라고 그뢰치는 바바리아의 숲에서 그의 검색 도구를 정리하면서 말한다. "우리는 150년 전 석유와 가스 산업이 있었던 단계에 있습니다. 우리는 여기 있고, 에너지 산업의 새로운 시대를 시작하고 있습니다. 희망적으로."
편집: 탐신 워커
그뢰치는 지질학자이다. 네덜란드 화석 연료 거대 기업 셸에서 수십 년을 근무한 후, 그는 현재 독일 에를랑겐-뉘른베르크 대학의 연구원이다. 그의 학생 두 명과 함께 그는 땅에 1미터 깊이의 구멍을 파고 가스 센서를 삽입한 후 측정 장치가 여기에 있는 것을 표시할 때까지 기다린다. 그는 이를 수소를 "냄새 맡는" 것이라고 부른다.
"이것은 중요합니다"라고 그는 디스플레이의 숫자가 계속 올라갈 때 말한다. 그것은 백만분의 500 바로 위에서 멈춘다. 즉, 가스 샘플의 0.05%가 수소라는 의미이다.
"그것은 우리 주위 공기에 있는 수소보다 1,000배 더 많습니다"라고 그뢰치는 말한다. 그에게 이것은 남독일의 이 숲에서 수소의 대박을 찾았음을 나타낸다.
몇 년 동안 기업 CEO들과 유럽연합 집행위원회 의장인 우르줄라 폰더라이엔과 호주의 앤서니 앨버니즈 같은 정치인들은 수소를 경제를 탄소중립화하는 방법으로 찬양해왔다.
가스는 배를 동력화하거나 철강과 같은 중공업에 필요한 강렬한 열을 생성하기 위해 태워질 수 있다. 석유, 가스 또는 석탄과 달리 지구 온난화 배출을 생성하지 않는다. 국제에너지기구는 전 세계 수요가 2050년까지 3배 증가할 수 있다고 말한다.
하지만 문제가 있다. 수소는 제조되어야 한다. 그리고 이를 만드는 과정은 화석 연료에 크게 의존한다. 현재 1% 미만이 전기분해라는 비용이 많이 드는 공정에서 재생 에너지로 만들어진다.
그뢰치는 "백색 수소"라고도 불리는 자연 수소가 세 번째 옵션을 제공할 수 있다고 말한다. 그것은 지구의 지각에 자연적으로 형성되며, 수십억 년 전의 지질 과정에서 비롯된다.
"지구 맨틀의 대부분은 철이 풍부한 바위입니다"라고 그는 말한다. "섭씨 200~350도의 온도에서 물을 만날 때, 철은 기본적으로 물에서 산소를 빼앗아 순수한 수소를 남깁니다."
이 반응을 사문암화라고 하며, 대부분의 자연 수소가 형성되는 방식이다.
미국 지질 조사소의 연구원들에 따르면 약 5.6조 톤의 수소가 지구의 지각에 있다고 믿어진다. 대부분은 도달하기에는 너무 깊지만 단 2%만 꺼내도 200년 동안 수소 수요를 충당하기에 충분하며, 과학자들은 2024년 연구에서 기술했다.
모든 원소 중 가장 가벼운 수소는 지구의 맨틀에서 균열을 통해 표면으로 상승할 수 있다. 때때로 지표면 세계로 누출되지만 대부분은 사암과 같은 다공성 석재의 저수지에 축적되어 더 단단한 바위층 아래에 갇혀 있다.
전 세계 수십 개의 회사들이 현재 그러한 저수지를 찾고 있다. 그러나 자연 수소가 이미 추출되어 지역적으로 전기를 생성하는 데 사용되는 유일한 장소는 말리의 부라케부구 마을이다.
우물의 산출량은 연간 약 49톤 정도로 적다. 비교하면, 화석 가스 우물은 같은 기간 동안 수백에서 수천 톤을 생산한다. 하지만 그것은 자연 수소 추출의 타당성을 보여주며, 따라서 제조할 필요를 우회한다.
그리고 말리 우물에서 수소는 14년 전 시설이 개설되었을 때와 동일한 압력으로 흐른다. "기술적으로 그것은 자연 수소를 생산하는 과정이 지속적으로 진행 중이기 때문에 재생 가능한 자원입니다"라고 글로벌 에너지 연구 회사 우드 맥켄지의 지표면 분석가 케이트 애디가 말한다. 추출 속도가 형성 속도를 초과하지 않는 한.
바바리아에서 위르겐 그뢰치는 자연 수소를 킬로그램당 1달러(0.87유로)의 가격으로 판매할 계획이다. 이는 화석 연료에서 만든 수소의 가격과 유사하다.
2030년까지 그는 지표면 아래 1,500미터(4,921피트) 깊이의 바바리아 저수지에서 연간 1,000톤의 백색 수소를 추출할 계획이다. 이는 지역 회사와 중앙에서 생산된 열을 다른 건물로 배포할 수 있는 난방 네트워크에서 사용될 것이다.
"같은 저수지에서 우리는 또한 주택을 난방하는 데 사용할 수 있는 뜨거운 물을 생산하기를 원합니다"라고 그뢰치는 말한다. 이 지열 에너지는 수소 사업이 작동하지 않을 경우를 대비한 경제적 안전망이다.
하지만 이 분야의 많은 개척자들처럼 위르겐 그뢰치는 법적 문제에 직면해 있다. 극소수 국가만 백색 수소를 천연자원으로 공식적으로 기록하기 때문에 정부 보조금과 시추 허가를 받기가 어렵다. 그리고 그것이 투자자들을 겁먹게 한다.
소수의 예외를 제외하고 대형 석유 및 가스 회사들은 아직 자연 수소 탐사에 투자하지 않았다. 그리고 그뢰치도 아직 투자를 확보하지 못했다.
"그들은 물러서서 스타트업들이 개척자가 되고 산업의 위험을 제거하도록 허용합니다"라고 케이트 애디가 말한다. "하지만 이러한 스타트업 중 하나가 상업적으로 의미 있는 양의 자연 수소를 생산할 수 있게 되면, 부지에 대한 토지 장악이 있을 것입니다."
우드 맥켄지의 최선의 시나리오는 2050년까지 연간 2,000만 톤의 자연 수소가 생산될 수 있다는 것이다. 이는 IEA 추정에 따라 당시 필요한 수소의 6.7%가 될 것이다.
"그것은 큰 모험입니다"라고 그뢰치는 바바리아의 숲에서 그의 검색 도구를 정리하면서 말한다. "우리는 150년 전 석유와 가스 산업이 있었던 단계에 있습니다. 우리는 여기 있고, 에너지 산업의 새로운 시대를 시작하고 있습니다. 희망적으로."
편집: 탐신 워커
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Trillions of tons of hydrogen lie in Earth's crust. Can a Bavarian geologist unlock this clean and cheap energy source?
Deep in a forest in the German state of Bavaria, Jürgen Grötsch fights his way through low-hanging branches. He is heading for a secret location hiding a bounty worth millions. If tapped successfully, it could change clean energy generation around the world. The treasure in question is a rare form of hydrogen that flows naturally from the ground.Grötsch is a geologist. After decades working for the Dutch fossil fuel giant Shell, he is now a researcher at the German University of Erlangen-Nuremberg. With the help of two of his students, he hammers a meter-deep hole into the ground, inserts a gas sensor and waits for its measuring device to display what's down here. He calls it "sniffing" for hydrogen.
"This is significant," he says as the numbers on the display keep rising. It stops just above 500 parts per million, meaning 0.05 percent of the gas sample is hydrogen.
"That's 1,000 times more than in the air around us," says Grötsch. For him, it indicates that he's found a hydrogen jackpot in this southern German forest.
For years now, company CEOs and politicians such as the President of the European Commission Ursula von der Leyen andAustralia's Anthony Albanese have been hailing hydrogen as a way to decarbonize economies.
The gas can be burned to create the intense heat needed to power ships or heavy industries like steel. And unlike oil, gas or coal, it doesn't create planet-heating emissions. The International Energy Agency says global demand could triple by 2050.
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But there's a catch. Hydrogen needs to be manufactured. And the process of making it relies heavily on fossil fuels. Less than 1% is currently made from renewable energies, in a costly process called electrolysis.
Grötsch says natural hydrogen, also known as "white hydrogen," could provide a third option. It forms naturally in the Earth's crust, in geological processes billions of years old.
"Much of the Earth's mantle is iron-rich rock," he says. "When it meets with water at temperatures of 200 to 350 degrees Celsius, the iron basically takes the oxygen from the water, leaving behind pure hydrogen."
This reaction, called serpentinization, is the way most natural hydrogen forms.
Around 5.6 trillion tons of hydrogen are believed to sit in the Earth's crust, according to researchers from the US Geological Survey. Most of it is too deep to reach but getting out just 2% would be enough to cover hydrogen demand for 200 years, the scientists wrote in a 2024 study.
The lightest of all elements, hydrogen can rise from the Earth's mantle towards the surface through cracks. It sometimes leaks into the above-ground world, but most accumulates in reservoirs of porous stone, like sandstone, trapped beneath layers of more solid rock.
Dozens of companies around the world are now looking for such reservoirs. But there is only one place, the Bourakebougou village in Mali, where natural hydrogen is already being extracted and used locally to generate electricity.
The well's output is small, at about 49 tons per year. By comparison, a fossil gas well produces hundreds to thousands of tons over the same period. But it makes a case for the viability of extracting natural hydrogen, thereby bypassing the need to manufacture it.
And at the Mali well, the hydrogen flows with the same pressure as when the facility opened 14 years ago. "Technically it's a renewable source because the processes that produce natural hydrogen are constantly ongoing," says Kate Adie, a subsurface analyst with global energy research firm Wood Mackenzie. As long as the rate of extraction doesn't exceed the rate of formation.
In Bavaria, Jürgen Grötsch plans to sell natural hydrogen for $1 (€0.87) per kilo, similar to the price of hydrogen made from fossil fuels.
By 2030, he plans to extract 1,000 tons of white hydrogen annually from a Bavarian reservoir 1,500 meters (4,921 feet) below ground. It would be used by local companies and heat networks, which enable centrally produced heat to be distributed to different buildings.
"From the same reservoirs we also want to produce hot water that can be used to heat homes," says Grötsch. This geothermal energy is the economic safety net in case the hydrogen business doesn't work out.
But like many pioneers in the field, Jürgen Grötsch faces a legal problem. Because only a handful of countries officially list white hydrogen as a natural resource, accessing government subsidies and drilling permits is difficult. And that scares investors away.
Apart from a few small exceptions, major oil and gas companies haven't yet invested in the hunt for natural hydrogen. And even Grötsch has yet to secure investment.
"They sit back and allow the startups to be the pioneers and to de-risk the industry," says Kate Adie. "But once one of these startups can produce a commercially significant amount of natural hydrogen, there'll be a land grab for acreage."
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Wood Mackenzie's best-case scenario is that 20 million tons of natural hydrogen could be produced per year by 2050. That would be 6.7% of the hydrogen needed by then, according to IEA estimates.
"It is a big adventure," says Grötsch, as he packs up his searching tools in the forest in Bavaria. "We're at a stage where 150 years back, the oil and gas industry was. We are here, starting a new era of the energy industry. Hopefully."
Edited by: Tamsin Walker