[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. 허태정표 ‘대전예술가의집 시민 환원’ 현실화되나…관건은 이전 대책
  2. 허태정號 온통대전 부활 예고... 관건은 예산 확보
  3. 포스트 지방선거 공공기관 2차 이전 부상…李대통령 8일 언급하나
  4. 올 첫 총경급 정기인사… 충청 4개 시·도에서 59명 자리 옮겨
  5. [오늘과내일] 재건축은 자산가치와 공동이익을 균형있게 추구해야
  1. [월요논단] 고향사랑기부, 국민 참여로 지역을 살린다
  2. [대전에서 신화 읽기] 제16장-숭어리샘, 나르키소스를 넘어서
  3. 포스트 6ㆍ3 충청 與野 "이번엔 집안 싸움…" 다시 후끈
  4. '포스트 지선' 여야 상반된 처지… 민주 '원팀가속' vs 국힘 '갈등지속'
  5. 대전교육 오석진號 출범 준비 본격화… 인수위 동부교육청에 마련

헤드라인 뉴스


66년 만에 이름 찾은 대전고 학생… 3·8민주의거 12번째 영웅으로

66년 만에 이름 찾은 대전고 학생… 3·8민주의거 12번째 영웅으로

66년 전 교실에서 몰래 구호문을 주고받으며 민주주의를 외쳤던 한 학생의 이름이 뒤늦게 역사 앞으로 불려졌다. 1960년 3·8민주의거에 참여하고 최근에서야 국가유공자로 인정받은 김태진 선생(84·대전고 40회)이다. 김태진 선생은 올해 국가유공자로 인정받은 뒤 8일 3·8민주의거기념사업회에 1000만 원을 기탁하며, 자신이 참여했던 3·8민주의거의 정신을 후대에 전하는 작은 보탬이 되겠다는 뜻을 전했다. 김 선생은 1960년 당시 대전고 2학년이었다. 점심시간 뒤 시위가 있다는 말이 반 대표들에게 전달됐고, 수업 중 몰래 구호문이..

74명 사상 대전 안전공업 화재 원인 규명 속도…발화 추정지점 확인
74명 사상 대전 안전공업 화재 원인 규명 속도…발화 추정지점 확인

사상자 74명이 발생한 대전 대덕구 안전공업사 화재사고에 대해 조사 중인 경찰과 소방이 화재 원인 규명에 속도를 내고 있다. 8일 대전경찰청 과학수사계에 따르면, 이날 오전 9시부터 경찰, 국립과학수사연구원, 소방본부, 안전보건공단 등 관련 기관 20여 명이 화재현장 발화 추정지에 대한 추가 합동 감식을 벌였다. 6월 4일 경찰은 관계 기관·유족과 합동 감식을 벌여 발화부로 추정되는 공장 1층과 기계 설비 등을 확인하고, 기계적·전기적 요인에 의한 것인지 들여다봤다. 발화 목격 지점에 잔해물이 있어 제거한 뒤 이날 추가 감식을 진행..

첫 정지궤도 `천리안위성 1호` 무덤궤도서 OFF…16년간 16억㎞ 우주비행
첫 정지궤도 '천리안위성 1호' 무덤궤도서 OFF…16년간 16억㎞ 우주비행

대한민국 첫 정지궤도 인공위성인 '천리안위성 1호(무게 2.5t)'가 16년간 16억㎞ 우주비행을 마치고 위성의 무덤으로 불리는 폐기궤도에 진입했다. 한국항공우주연구원(원장 이상철)은 6월 8일 새벽 1시 32분에 천리안위성 1호기의 전원을 차단해 운영을 종료하는 비활성화 조치했다고 밝혔다. 2010년 6월 발사된 천리안위성 1호는 16년간 기상·해양 관측 및 통신 임무를 성공적으로 수행했다. 대한민국은 이때 세계 7번째 기상관측 위성 보유국 반열에 올랐으며, 해외 의존도를 벗어나 독자적인 기상정보를 확보했다. 태풍과 집중호우 등..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 대전 대동천 하상주차장 15일부터 폐쇄 대전 대동천 하상주차장 15일부터 폐쇄

  • ‘늑구 보러 왔어요’ ‘늑구 보러 왔어요’

  • 대전 지방선거 당선자들, 한화에어로스페이스 조문 대전 지방선거 당선자들, 한화에어로스페이스 조문

  • 지방선거 끝…선거벽보 철거 지방선거 끝…선거벽보 철거