[사이언스칼럼] 수소, 험난한 여정과 기대

  • 오피니언
  • 사이언스칼럼

[사이언스칼럼] 수소, 험난한 여정과 기대

이용규 한국기계연구원 기계기술정책센터장

  • 승인 2023-12-21 16:45
  • 신문게재 2023-12-22 18면
  • 임효인 기자임효인 기자
이용규 한국기계연구원
이용규 한국기계연구원 기계기술정책센터장
에너지 관점에서 인류의 역사는 지구상에 다양한 형태로 존재하는 수소를 어떻게 활용할 것인가에 대한 고민과 해결의 과정이었다. 최근 들어 '수소'라는 이름이 전면에 등장하기 시작했지만, 여전히 우리는 그러한 과정 중에 있다. 우리가 비교적 손쉽게 사용해 왔고 현재도 주 에너지원으로 사용하고 있는 나무와 석탄, 가솔린과 디젤 연료로 대표되는 화석연료 등은 주로 탄소와 수소의 화합물로, 우리는 그 안에 포함된 수소를 통해 에너지를 얻고 있었다.

인류는 1800년대 내연기관의 발명을 시작으로 땅속에 매장된 석탄과 석유를 주 에너지원으로 사용하기 시작했다. 그러나 그 이용 과정에서 수소와 탄소의 결합이 분리되면서 배출되는 유해 화합물들은 대기 및 환경 오염, 지구 온난화 등과 같은 문제를 일으키면서 최근에 수소연료전지, 수소 발전 등과 같이 수소 자체를 에너지원으로 사용하기 위한 시도들이 진행되고 있다. 일상생활에서 가장 익숙하게 접할 수 있는 자동차도 이러한 에너지 관점의 흐름 속에서 가솔린, 디젤 같은 연료 대신 수소연료전지나 수소엔진 등과 같이 수소 연료를 직접 사용하는 형태로 변화되기 시작했다. 전기차의 경우, 그 전기 에너지를 어디서 얻는지를 생각하면 결국은 수소 에너지원 기술로 귀결된다.

수소를 직접 에너지원으로 이용하는 것이 궁극적인 지향점인 것은 누구도 부정할 수 없을 것이다. 하지만 우리가 꿈꾸는 청정 수소 에너지 시대를 구현하기 위해 현실적으로 넘어야 할 기술적인 장벽들은 여전히 남아 있다.

수소가 우주의 75%를 차지한다고 하지만, 불행하게도 우리가 사용하기 편리한 형태로 존재하지는 않는다. 최근 들어 급격하게 화제가 되는 백색 수소(White Hydrogen) 이슈를 제외하면 지구상에 수소는 앞서 언급한 탄화수소의 형태로 존재한다. 물을 전기 분해해 수소를 생산하는 수전해 기술이 지속해서 연구 개발되고 놀라운 기술전 진보가 진행되고 있긴 하지만 아직은 경제성 측면에서 탄화수소 화합물을 통해 수소를 얻는 방법보다 열위에 있다. 물론, 탄화수소를 통해 수소를 얻는 방법 역시 궁극적으로 배출 탄소의 친환경적 처리 방법에 대한 문제가 남아 있다.

에너지 밀도 측면에서는, 동일 질량을 기준으로 목재보다는 석탄이, 그보다는 석유가 높다. 물론 수소가 가장 높다. 하지만 수소는 대기상태에서 기체 상태로 존재한다. 분자량이 2로 밀도가 매우 낮은 물질이기 때문에 동일 질량당 차지하는 부피가 매우 크다. 자동차 주행 거리를 예로 들면 동일 거리를 주행하기 위해서 수백 기압의 고압으로 저장된 수소 용기의 크기는 화석연료를 사용하는 경우보다 2배 이상 커져야 한다. 수소 자체로 저장과 보관을 위한 방법도 기술적으로 한계가 존재한다. 최근에 이러한 수소의 부피 문제를 해결하기 위해서 수소를 액체 상태로 저장하는 액화 수소 기술, 암모니아나 유기화합물 등 매개 물질을 이용하여 수소를 저장하는 액상 유기 수소 운반체(LOHC) 기술 등이 현재 활발하게 진행되고 있다.

수소의 활용 측면에서도 동력 발생 장치로 사용하는 수소연료전지의 경우, 경제성과 내구성 측면에서 해결해야 할 문제들이 있고, 수소를 직접 태우는 연소 기술은 기존 화석연료 대비 수소의 빠른 연소 속도와 높은 가연성으로 인해 기술적으로 극복해야 할 문제들이 남아 있다.

수소는 화학적으로 탄소와 결합해 있을 때 가장 안정적이며, 전통적으로 고온 고압 조건에서 탄소와 수소를 분리하기가 상대적으로 쉽다는 장점이 있다. 환경적인 측면을 배제한다면 저장과 보관 측면에서도 수소 자체보다는 탄화수소의 형태로 다루는 것이 이점을 가지고 있는 것이 사실이다. 그러나 우리는 에너지원으로 석탄과 화석연료를 사용하면서 발생하는 문제들을 기술적으로 잘 극복해 왔고, 그 해결 방안의 하나로서 수소 자체를 이용하는 시대를 제시하고, 향해가고 있다.

인류에게 에너지가 넘치는 시대는 결코 오지 않을 것이다. 우리는 주어진 자원 안에서 가장 효율적으로 사용하는 기술을 개발할 수밖에 없을 것이고 수소도 예외는 아닐 것이다. 앞서 언급한 수소 시대를 향한 기술적 걸림돌들이 많이 놓여 있지만, 지금까지 에너지 역사에서 극복해 왔듯이, 수소 에너지원의 많은 걸림돌도 기술적으로 잘 극복해 나갈 것이라 기대해 본다. 이용규 한국기계연구원 기계기술정책센터장

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 늑대 탈출에 통제된 대전오월드
  2. [종합] 대전오월드 탈출 늑대 초등학교 인근까지 왔었다… 학교·주민 긴장
  3. 대전동물원 탈출 늑대, 오월드네거리까지 내려왔다 사라져
  4. [춘하추동]상식인 듯 아닌 얘기들
  5. 대전동물원 탈출 늑대, 야간수색 전환… 암컷 등 활용 귀소본능 기대
  1. 대전오월드 늑대 탈출…생포에 집중하는 소방과 경찰
  2. 유가족에게 쫓겨나는 안전공업 대표
  3. 8일부터 공공기관 2부제·공영주차장 5부제 시행
  4. 안전공업 참사, 화재경보기 누가 껐나 '스위치 4개 OFF'
  5. 학령인구 감소 속 이공계 대학원생 늘었다… 전문가 "일자리 점검 필요"

헤드라인 뉴스


퓨마에 이어 늑대까지…탈출 재현된 오월드 `관리부실`

퓨마에 이어 늑대까지…탈출 재현된 오월드 '관리부실'

연간 75만 명이 찾는 대전오월드에서 늑대가 탈출해 아이들이 수업하는 학교 주변의 거리를 배회하는 사건이 발생했다. 2018년 퓨마 탈출 사건으로 시민들이 불안감을 느꼈던 사건 이후 동물원 관리대책을 수립했음에도 또다시 발생하면서 관리부실 문제가 제기되고 있다. 8일 오전 9시 18분께 대전 중구 사정동에 있는 대전오월드에서 수컷 늑대 1마리가 사육공간을 벗어나 탈출했다. 2024년 1월생에 몸무게 30㎏ 성체로 사육사들에게 '늑구'라는 애칭으로 불렸다. 관람객이 입장하기 전에 늑대의 탈출 사실을 파악하고 동물원 입장을 전면 통제했..

[르포] 차량 5부제 첫날 대전 ‘큰 혼란 없다’…출퇴근 불편은 지속
[르포] 차량 5부제 첫날 대전 ‘큰 혼란 없다’…출퇴근 불편은 지속

자원 안보 위기 경보가 3단계로 격상되며 전격 시행된 차량 부제 제도 첫날. 우려와 달리 대전 도심은 비교적 차분하게 하루를 시작했다. 혼란을 걱정했던 시선과 달리, 현장은 '긴장 속 질서'에 가까웠다. 8일 오전, 대전 5개 구청 출입구 앞. 평소라면 끊임없이 이어지던 차량 행렬이 이날은 일정한 간격을 두고 멈춰 섰다. 출입구마다 배치된 안내 요원들이 차량을 일일이 확인하며 진입 여부를 안내했다. 수요일인 이날은 짝수 차량을 소지한 임직원만 운행이 가능했고, 민원인은 5부제에 따라 끝번호 3·8 차량이 제한 대상이었다. 운전자들은..

대전 계란 한 판 7626원으로 한 달 새 14% 급등... 장 보러 가는 주부들 부담
대전 계란 한 판 7626원으로 한 달 새 14% 급등... 장 보러 가는 주부들 부담

계란 특란 한 판 가격이 7000원을 넘어서면서 대전 밥상 물가 상승을 부추기고 있다. 고병원성 조류인플루엔자가 6개월간 이어져 계란 생산이 감소했기 때문인데, 가격이 급격하게 오르자 장을 보러 가는 주부들의 부담이 커지고 있다. 8일 축산물품질평가원에 따르면 7일 기준 대전 계란 특란 한 판(30개) 평균 소비자 가격은 7626원으로, 한 달 전(6676원)보다 14.2% 급등했다. 당초 6000원 중반대를 유지하던 가격은 3월 22일 6866원으로 상승하기 시작해 3월 24일 7309원으로 7000원대를 돌파했다. 이어 4월 3..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 대전오월드 늑대 탈출…생포에 집중하는 소방과 경찰 대전오월드 늑대 탈출…생포에 집중하는 소방과 경찰

  • 공공기관 2부제 첫 날…자전거 출근 늘고 자동차 출근은 줄고 공공기관 2부제 첫 날…자전거 출근 늘고 자동차 출근은 줄고

  • 늑대 탈출에 통제된 대전오월드 늑대 탈출에 통제된 대전오월드

  • 8일부터 공공기관 2부제·공영주차장 5부제 시행 8일부터 공공기관 2부제·공영주차장 5부제 시행