[과학에세이] 수소에너지 아톰은 언제쯤 볼 수 있을까

40대 이상 성인이라면 ‘우주소년 아톰’을 알 것이다. 아톰은 21세기를 배경으로 원자력을 에너지로 하는 로봇으로 사람과 같은 감정을 느끼고 10만 마력의 힘과 7가지 특수 능력을 갖추었다. 에너지가 충전되면 활기찬 미소를 띠며 주먹을 움켜쥐고 만세를 하는 아톰은 어릴 적 추억을 불러일으키는 애니메이션이다. 아톰의 에너지원인 원자력은 어떤 에너지일까?

원자력은 원자핵에 큰 힘으로 충격을 가해 핵분열을 일으켜 보유하고 있던 에너지를 방출하여 연속적으로 분열시켜 에너지를 얻는다. 원자력이 지구 온난화를 막기 위한 대체에너지라 이야기한다. 온실가스가 없을뿐더러 사고 발생 위험이 크게 줄었기 때문이다. 현재로서는 환경보호를 하면서 에너지 밀도가 높아 값싸고 질 좋은 탄소중립을 위해 필요한 에너지원임은 분명하다. 하지만 원자력은 무한한 에너지 자원인가? 그리고 페기물량은 나날이 늘어가는데 어떻게 대처할 것인가? 이는 항상 우리가 고민하고 있는 물음표이다. 원자력 에너지에 사용되는 우라늄은 유한한 자원이다. 현재 원자력 발전소에서 쓸 만한 양질의 우라늄 매장량은 약 547만 ｔ 정도이다. 매년 우라늄 7만 ｔ 정도가 소비될 때 이는 고작 80년이면 고갈될 양이다. 대부분의 우라늄은 오스트레일리아, 카자흐스탄, 캐나다 세 나라에 상당량 매장돼 있다.

원자력이 지속 가능한 에너지는 아니지만 탄소중립 달성을 위한 과도기적 시기에서 신재생에너지로 넘어가기 위한 발판이 되는 것은 사실이다. 유럽연합 집행위원회에서 원자력발전에 대한 투자 사업을 일정 조건 충족하는 경우 탄소중립을 위한 과도기적 녹색 투자로 분류하는 택소노미 초안이 채택되었다.

인류는 오랜 기간 바이오매스 연료 시대를 지내다 13세기 석탄, 19세기 석유, 20세기 천연가스를 사용하며 화석연료 시대를 지내면서 급진적인 발전을 해왔다. 20세기 중후반부터 원자력발전을 거치고 20세기 후반에는 재생 가능 에너지를 활용하기 시작해 21세기 에너지 체제는 재생 가능 에너지 중심으로 넘어가고 있는 중이다. 재생 가능 에너지가 화석연료 시대를 이을 에너지원으로 주목받는 이유는 에너지 변환 과정에서 오염물질이 발생되지 않는 청정에너지원이기 때문이다. 경제성장을 유지하며 탄소배출을 줄이는 방안은 재생 가능 에너지를 늘리는 것이 최선이다.

화석연료를 대체할 에너지원으로 태양광 풍력 등의 재생에너지가 집중 조명 되지만 그 단점인 간헐성과 낮은 에너지 밀도를 보완할 수단으로 수소가 부상하게 되었다. 뿐만 아니라 재생에너지는 에너지원일 뿐 매개체의 역할을 하지는 못하는 데 비해 ㎽ 규모 이상의 대용량 에너지 저장에는 수소 저장 기술이 가장 우위에 있어 수소에너지가 차세대 에너지원으로 주목받고 있다. 수소는 물을 수소와 산소로 분해시키는 수전해 기술을 통해 완전한 친환경 그린수소로 생산할 수 있다는 점도 차세대 에너지원으로 떠오르는 이유이다.

친환경 에너지 수소이지만, 아직은 수소의 안정성에 의문을 품는 사람도 있다. 수소의 첫 번째 오해는 수소폭탄이다. 우리가 흔히 아는 수소폭탄에는 중수소와 삼중수소가 사용된다. 엄청난 에너지가 필요한 중수소와 삼중수소는 자연 상태에 존재하기 힘들어 우리가 에너지원으로 사용하게 될 수소와는 거리가 멀다. 수소라는 이름만 같을 뿐이지 엄연히 다른 물질이다. 수소의 두 번째 오해는 누출로 인한 화재 위험성이다. 수소는 공기보다 14배 정도 가볍다. 이러한 특성으로 수소가 누출되어도 공기 중으로 빠르게 날아가 버려 수소에 불이 붙는 경우는 사실상 없다.

더 맑은 공기를 위해 수소가 빠르게 상용화되기 위해선 모든 세대 공감이 중요하다. ‘우주소년 아톰’ 애니메이션은 미래사회를 시사하며 아이들이 꿈을 키울 수 있도록 해주던 매개체이다. 화석에너지, 원자력에너지를 이용하던 로봇이 지금은 전기에너지를 충전해 사용하고 있다. 머지않아 수소에너지를 사용하는 로봇이 등장하는 애니메이션이 나와 우리 아이들은 자연스럽게 지구 환경을 생각하는 세대가 되었으면 한다. 시간이 지나 어른이 되었을 때 친환경 에너지를 사용한 로봇을 기억하기를 재밌게 상상해 본다.

권순철 부산대 사회환경시스템공학과 교수