[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. AI 시대 인간의 마음과 영혼 다시 묻다… 한목협 봄학술대회
  2. 대전정보문화산업진흥원 지원사업 성과…㈜유토비즈 녹색기술인증 획득
  3. 박수현 충남도지사 후보 선대위, AI 기반 노인 건강·돌봄 통합지원체계 구축 제안
  4. 이장우 “헛공약” 허태정 “부채로 남을 것”… 보문산 개발 정면충돌
  5. [날씨] 주말 다시 초여름 날씨… 25일 낮 30도 안팎
  1. 오석진 "힘모으자"… 대전교육감 선거 변수되나
  2. [인터뷰] 이재현 충남도의원 후보, "법률 전문 역량 살려 주민 위한 변호사로 일하고 싶다"
  3. 세종교육감 후보 4인의 '학력 저하·격차' 해법은
  4. 남서울대, '심폐소생술 교육팀' 신설
  5. 당 대표의 치명적 실수? 미안해 좋아요 두 번 외친 정청래

헤드라인 뉴스


세종시장 후보, 날선 공약 검증… 실현 가능성 놓고 `설전`

세종시장 후보, 날선 공약 검증… 실현 가능성 놓고 '설전'

세종시장 후보 3인은 22일 열린 TV 토론회에서 상대 후보의 공약 실현 가능성을 놓고 날카로운 검증의 칼날을 세웠다.앞서 두 차례 토론회가 정치적 공방과 상호 비방에 무게가 실렸다면, 이날 토론회는 지역 현안과 정책 검증에 초점이 맞춰지는 분위기로 전환됐다. 후보들은 핵심 쟁점인 행정수도 완성과 개헌, 행정수도특별법 등을 둘러싼 기존 입장을 재확인하는 한편, 세종시 재정 위기 문제를 놓고는 책임 소재를 둘러싼 날 선 공방을 지속했다. 더불어민주당 조상호 후보, 국민의힘 최민호 후보, 개혁신당 하헌휘 후보는 이날 오후 2시 열린 J..

토론회서 불붙은 ‘전과 공방’… 대전 서구청장 선거 진흙탕
토론회서 불붙은 ‘전과 공방’… 대전 서구청장 선거 진흙탕

대전 서구청장 선거가 과거 전과 기록을 둘러싼 공방으로 번지고 있다. 얼마 전 대전MBC 토론회에서 더불어민주당 전문학 후보의 과거 사건이 언급된 데 이어 관련 내용을 담은 현수막이 서구 곳곳에 걸리면서 여야 간 충돌이 거세지는 모습이다. 논란은 지난 19일 대전MBC 토론회에서 시작됐다. 당시 전문학 후보는 2018년 지방선거 당시 공천 헌금 요구·수수 사건과 관련한 질문을 받자 "재판부 구성을 잘 살펴볼 필요가 있다"고 답했다. 전 후보는 당시 김소연 대전시의원 예비후보에게 선거운동을 총괄해 도와주겠다며 금품을 요구한 혐의 등으..

국힘 세종시당, `노무현 공원`서 자전거 타고 행정수도 완성 약속
국힘 세종시당, '노무현 공원'서 자전거 타고 행정수도 완성 약속

국민의힘 세종시당이 자전거를 타고 행정수도 완성의 의지를 다졌다. 시당은 지난 21일 전국동시지방선거 공식 선거 운동일을 맞아 세종호수공원 내 노무현 기념 공원(바람의 언덕) 일원에서 자전거 선대위 출범식을 개최했다. 최민호 세종시장 후보와 이준배 세종시당위원장, 시의원 후보자 전원, 선거 운동원이 참석해 행정수도 완성에 대한 의지와 시민 중심 선거운동의 시작을 알렸다. 시당은 1970년대 백지수도 계획부터 2004년 신행정수도 추진 등에 이르기까지 행정수도의 역사적 의미를 되새기고, 세종시 완성에 대한 진정성과 책임을 시민들께 다..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 부처님 오신 날 분위기 고조시키는 봉축탑 부처님 오신 날 분위기 고조시키는 봉축탑

  • 13일간의 지방선거 유세전 시작…‘우리 후보 뽑아주세요’ 13일간의 지방선거 유세전 시작…‘우리 후보 뽑아주세요’

  • ‘중원을 잡아라’…여·야대표 충청 총출동 ‘중원을 잡아라’…여·야대표 충청 총출동

  • 공식 선거운동 D-1, 선거벽보 점검 공식 선거운동 D-1, 선거벽보 점검