[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. 허태정-이장우 도시철도 서로 다른 청사진 표심 '촉각'
  2. 원성수 전 총장, 세종교육감 6인 구도서 빠지나
  3. "실종문자가 계속 와요"… 실종신고 증가에 생활치안 문제 없나
  4. 쏟아지는 교권회복 공약… 후보별 해법은
  5. 어린이날 대전 홈경기 가봤더니… 대전하나시티즌 vs 인천 유나이티드 직관 브이로그!
  1. 출마제한·내란잔당·낙하산… 충남 국회의원 보궐선거 혼전
  2. 일반인도 AI 전문 인재로…정부 인공지능 인재 육성책 지역에도 확산
  3. 대전 죽동중 신설 요구 잇달아… 교육감 후보들 "학교 설립 긍정"
  4. 건보공단 대전·세종·충청본부, 치매가족 힐링 프로그램 운영
  5. 대전 서구 도마변동 4구역 관리처분인가 접수 위한 총회 연다

헤드라인 뉴스


지역균형발전 담은 헌법 개정안, `반대` 내건 국힘 불참으로 무산

지역균형발전 담은 헌법 개정안, '반대' 내건 국힘 불참으로 무산

지역균형발전 등을 담은 제10차 헌법 개정안이 7일 국회 본회의에 상정됐지만, 의결 정족수를 채우지 못해 처리가 무산됐다. 반대 당론을 내건 국민의힘이 본회의 불참 후 자체 의원총회를 진행하고, 발의에 참여한 개혁신당 역시 '표결 강행'을 이유로 참석하지 않았기 때문이다. 우원식 국회의장은 이날 오후 2시 25분 전후 제10차 헌법 개정안을 상정했다. 개정안은 더불어민주당 160명 전원과 조국혁신당 12명, 진보당 4명, 개혁신당 3명, 기본소득당 1명, 사회민주당 1명, 무소속 6명 등 187명의 의원이 발의한 것으로, 주요 내용..

2026년판 행정수도특별법 난기류… 공청회 반쪽 전락
2026년판 행정수도특별법 난기류… 공청회 반쪽 전락

2004년 10월 헌법재판소의 위헌 결정으로 무산된 '신행정수도특별조치법'. 이후 21년 6개월여 만에 수면 위에 다시 오른 2026년 판 '행정수도특별법'이 또다시 난기류에 휩싸이고 있다. 6.3 지방선거 전 여·야 간 이견 없는 합의로 통과될 것이란 전망은 낭설이 됐고, 불씨를 살리기 위해 마련한 7일 국회 공청회는 국토교통위원회 국토법안심사 소위 소속 국민의힘 의원 전원(5명) 불참으로 반쪽짜리로 흘러가고 있다. 이날 오전 10시 서울 국회 본관 529호에서 열린 공청회는 10분 정도 지체된 채 여권의 복기왕(더불어민주당) 국..

"실종문자가 계속 와요"… 실종신고 증가에 생활치안 문제 없나
"실종문자가 계속 와요"… 실종신고 증가에 생활치안 문제 없나

대전에서 아동·청소년과 치매환자, 장애인 등 안전 취약계층의 실종 신고가 늘면서 생활치안 부담으로 이어질 수 있다는 우려가 나온다. 실종 신고는 접수 직후 수색과 동선 확인 등 즉각적인 현장 대응이 필요한 사안인 만큼, 반복되는 신고가 경찰의 생활치안 역량에도 부담이 될 수 있다는 지적이다. 대전경찰청에 따르면 노동절과 어린이날 연휴 기간인 5월 1일부터 5일까지 대전지역 실종 신고는 18세 이하 8건, 치매환자 4건, 지적·자폐성·정신장애인 5건 등 모두 17건으로 집계됐다. 닷새 동안 하루 평균 3.4건의 실종 신고가 접수된 셈..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 유성온천 문화축제 준비 ‘이상무’ 유성온천 문화축제 준비 ‘이상무’

  • ‘공정선거 함께해요’ ‘공정선거 함께해요’

  • 시민 눈높이 설치 불법 현수막 ‘위험천만’ 시민 눈높이 설치 불법 현수막 ‘위험천만’

  • ‘과학과 나무랑 놀자’…유성 어린이 한마당 행사 성료 ‘과학과 나무랑 놀자’…유성 어린이 한마당 행사 성료