Hard work in the dark (KOR)

There are many things that support modern society that are not so visible. They work in the dark, for the light. Notable examples are urea and ammonia. Urea, used as fertilizer material, was first discovered in 1773..

KANG KI-HEON The author is an industry 1 team reporter of the JoongAng Ilbo.

There are many things that support modern society that are not so visible. They work in the dark, for the light. Notable examples are urea and ammonia. Urea, used as fertilizer material, was first discovered in 1773. In 1828, humans succeeded in making artificial urea, the first case of making an organic compound from inorganic compounds.

Urea, a colorless and odorless crystalline substance, is soluble in water. Mammals and amphibians excrete it as waste. Human urine is 95 percent water and 5 percent urea, potassium chloride, sulfate ions and phosphate ions.

Urea and ammonia are inseparable. Amino acids that make up proteins are broken down into water and carbon dioxide in the body to provide energy. In this process, nitrogen turns into ammonia. Ammonia, with its pungent odor, is dangerously toxic. The liver converts ammonia into less toxic urea for temporary storage. The liver combines carbon dioxide and ammonia to produce urea. Urea created in the liver is carried by the blood into the kidneys, stored in the bladder and then excreted in urine.

Urea is an essential component in fertilizer. Sixteen elements, including carbon and hydrogen, are necessary to grow crops, and nitrogen, phosphoric acid and potassium are referred to as the three elements of fertilizer because farmland often lacks them.

Urea, with the right combination of nitrogen, carbon and oxygen, is necessary to produce fertilizer. Urea can be mass-produced from ammonia extracted from coal. Ammonia, which consists of three hydrogen atoms and one nitrogen atom, is a substance from which hydrogen can be extracted to help lead the so-called hydrogen era.

I wonder if urea and ammonia have ever received so much attention. As China blocks its urea export, the market price of urea — the main component of diesel exhaust fluid (DEF) — rose to the level of organic olive oil, even surpassing that of gasoline. Since last month, DEF has been hard to buy even at a premium price. While the amount of urea excreted by the entire population through urine is not small, it cannot be directly turned into DEF. The same is true for urea for fertilizers and industries.

DEF is made by mixing purified urea with pure water. In the process, it passes through multiple filters to remove impurities. The DEF decomposes nitrogen oxides into nitrogen and water vapor. I was unaware of their hard work in the dark.

요소와 암모니아 강기헌 산업1팀 기자

현대사회를 떠받치고 있지만 모습을 드러내지 않은 것도 많다. 음지에서 일하며 양지를 지향한다. 그 대표적인 게 요소와 암모니아다. 비료원료 등으로 쓰이는 요소는 1773년 처음 발견됐다. 1828년 인류는 요소 인공합성에 성공했는데, 무기화합물로부터 유기화합물을 합성한 최초 사례로 기록됐다.

요소는 무색무취 결정성 물질로 물에 잘 녹는다. 포유류와 양서류는 섭취한 단백질을 요소로 분해해 몸 밖으로 배출한다. 인간의 소변은 95%가 물이다. 나머지 5%는 요소와 염화칼륨·황산이온·인산이온 등이 차지한다.

요소와 암모니아는 떼려야 뗄 수 없는 관계다. 단백질을 이루는 아미노산은 몸속에서 물과 이산화탄소로 분해돼 에너지를 공급한다. 이 과정에서 질소는 암모니아가 된다. 지린내를 풍기는 암모니아는 그 냄새처럼 위험한 독성물질이다. 간은 암모니아를 독성이 약한 요소로 바꿔 잠시 저장한다. 오르니틴 회로 등을 활용해 이산화탄소와 암모니아를 결합해 요소를 만든다. 간에서 만든 요소는 혈액을 따라 신장으로 운반되고 방광에 저장됐다가 소변과 함께 배출된다. 포유류는 자기도 모르는 사이 몸속에서 요소를 생산하고 있다.

요소는 비료를 만드는 필수 물질이다. 작물 생장에는 탄소·수소 등 16종의 원소가 꼭 필요한데 질소와 인산, 칼륨은 농지에 부족하기 쉬워 비료의 3요소로 불린다. 질소와 탄소, 산소가 적절하게 조합된 요소는 비료생산에 꼭 필요하다. 이런 요소는 석탄에서 추출한 암모니아로 대량생산한다. 수소 원자 3개와 질소 원자 1개로 이뤄진 암모니아는 수소를 뽑아낼 수 있는 물질로 주목하고 있다.

요소와 암모니아가 이렇게나 주목받은 적이 있었나 싶다. 중국이 요소수출을 막자 시중 요소수 가격이 휘발유를 뛰어넘어 유기농 올리브오일과 맞먹을 정도로 올랐다. 지난달부터 요소수 품귀가 이어지며 웃돈을 줘도 구할 수 없다. 소변을 통해 전 국민이 배출하는 요소량이 적지 않지만 이를 곧바로 요소수로 만들 수는 없다. 비료용 및 산업용 요소도 마찬가지다.

요소수는 순수한 물에 정제한 요소를 섞어 만든다. 이 과정에서 여러 차례 필터를 통과시켜 불순물을 거른다. 이렇게 만든 요소수는 배기가스의 질소산화물을 질소와 수증기로 분해한다. 음지에서 일하는 그들의 노고를 미처 몰랐다.