수소는 궁극의 친환경 미래에너지
수소는 궁극의 친환경 미래에너지
  • 울산제일일보
  • 승인 2019.04.08 23:29
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수소는 우주공간에서 가장 많은 원소 중 하나로, 가장 작고 가벼우나 인류에게는 반드시 필요한 원소다. 물의 전기분해로 쉽게 제조할 수 있는 수소에너지는 가스나 액체 형태로 수송할 수 있고 고압가스·액체수소·금속수소화합물 등 다양한 형태로 저장할 수 있다. 수소에너지 기술에는 제조·저장·이용기술 등이 있는데 전기분해나 광합성을 통해 물에서 수소를 제조하고 기체나 고체·액체로 저장하며, 가정의 전기·열·난방용으로 사용되고, 자동차나 배의 연료로도 이용된다. 또 수소는 비중이 공기의 7%에 불과하지만 비열은 공기의 14배나 되기 때문에 대형발전기의 냉매로도 이용된다.

석유나 석탄 같은 화석연료는 연소 때 발생하는 이산화탄소가 지구온난화의 근본원인이 되고 지구환경을 오염시켜 인류생활을 저해한다. 그러나 수소는 연소시켜도 산소와 결합해서 다시 물로 변해 배기가스로 인한 환경오염 우려가 없기 때문에 크게 각광받는 미래 에너지원이다.

역사적으로 수소에너지 기술은 이미 1세기 넘게 이용되어 왔다. 지금도 세계에서는 매년 5천만 톤의 산업용 수소를 사용하지만, 대부분 천연가스나 나프타 등 화석연료에서 생산된다는 점이 또 다른 환경문제를 일으키는 약점으로 지적된다. 이러한 방식으로는 화석연료의 문제점이 그대로 드러나므로 재생에너지 기반 수소 생산기술의 필요성이 오래 전부터 강조되어 왔다. 하지만 전체적인 수소 생산 이용경로를 볼 때 화석연료로 수소를 생산해도 연료전지의 고효율 덕분에 전체적으로는 환경 보존과 화석연료 사용 절감효과를 기대할 수 있다. 궁극적으로는 수소를 지속가능한 방법으로 제조·저장·수송하고 효율적 이용기술을 연계시켜야 수소사회로 조속히 진입할 수 있다.

수소의 원료인 물이 미래의 무공해 에너지원으로 중시되면서 수소는 인류 궁극의 연료로 일컬어진다. 1973년 말 제1차 오일쇼크 이후 세계 각국은 탈(脫)석유의 일환으로 수소에너지 개발에 박차를 가하고 있다. 또한 현재 세계의 수소 소비량은 수백억m³나 되지만 물을 원료로 값싸게 대량생산하는 기술 개발은 아직 미흡한 실정이다. 수소는 주로 석유나 천연가스의 열분해에 의해 제조되거나 여러 가지 화학공정의 부산물로 얻어지기 때문이다. 우리나라에서는 정유회사나 석유화학회사의 정제과정에서 나프타 분해를 통해 얻기도 한다.

이렇게 생산된 수소를 현재는 주로 기체 상태로 저장하고 있으나 단위부피당 수소 저장밀도가 너무 낮아 경제성과 안전성이 부족하다 보니 액체 및 고체로 저장하기 위한 신기술들이 활발히 연구되고 있다. 기존의 탄소 기반 에너지체제에서 수소 기반 경제체제로 전환되는 것은 단순한 에너지 시스템의 변환뿐만 아니라 사회·경제·문화 전반에 걸친 패러다임의 변화를 뜻한다. 선진국들은 이에 대응하고 세계시장을 주도하기 위해 수소에너지 기술의 개발·보급에 총력을 집중하고 있다. 현재 수소시장 규모는 세계시장이 총 438억불이며 국내시장은 어림잡아 6천억원 수준이다.

산업용 수소는 석유화학·전자·반도체·제철산업 분야에서 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 뿐만 아니라 향후 세계 각국의 온실가스 감축의무 이행에 따른 수소연료전지차 보급이 적극적으로 이뤄지면 수소 사용량의 급증은 필연이다. 우리 울산에서도 세계 최초로 수소차 양산에 성공했으나 비싼 차량가격과 가용충전소 부족 등으로 상용화가 늦어지고 있다.

지구온난화를 예방하고 지구 최후의 날을 맞이하지 않으려면 온실가스 감축은 필수적이고 미룰 수 없는 전 세계적 과제다. 날로 심각해지는 미세먼지 문제도 동시에 해결해야 하는 만큼 수소버스·수소택시·수소자동차가 하루속히 상용화되어 환경오염문제 완화에 기여하기를 바란다. ‘달리는 공기청정기’라 불리는 수소차와 수소충전소, 수소배관망을 가장 많이 구축하고 있는 울산이 수소산업의 최적지다.

김영수 NCN 전문위원, 前 석유화학지원 공장장


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