수소경제시대 대비는 어떻게? [알송달송 과학]

식물들이 빛 에너지를 이용해 이산화탄소와 물로부터 탄수화물과 산소를 만드는 광합성 작용을 한다. 사진=김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 변덕스러운 봄 날씨에도 나무의 푸른색이 점점 짙어지고 있습니다. 나뭇잎이 많을수록 이산화탄소 흡수가 많아지고 산소가 많이 생기겠죠. 이러한 현상은 식물의 광합성 작용으로 일어납니다.

그런데 인공광합성에 대해서 아시나요. 태양의 빛 에너지를 이용해 물을 산소와 수소로 만들어 저장하는 것을 말합니다.

인류가 산업이 발전하면서 너무 많은 이산화탄소를 만들어내 지구 온도가 계속 올라고 있습니다. 계속해서 지하자원을 활용해 화학제품과 석유를 만들어 사용하면 지구의 온도가 너무 올라가 나중에는 되돌릴 수 없는 기후변화가 일어나게 된다고 합니다.

남극과 북극에 있는 얼음이 녹고, 가뭄과 홍수가 지구 곳곳에서 일어나 결국에는 우리가 살기 힘들게 되는 거죠.

그럼 심각한 기후변화를 막으려면 어떻게 해야 할까요. 석유 같은 지하자원 사용을 최대한 줄여 이산화탄소가 생기는 것을 최소화 해야 합니다. 그래서 세계 각국에서는 태양 빛이나 바람, 물을 사용하는 방법을 개발하고 있습니다.

자연적인 현상을 이용해 에너지를 쓰려면 이 에너지를 잘 저장해 두는 것도 중요합니다. 우리가 지금까지 이차전지에 전기를 저장하는 방법을 가장 많이 사용하고 있습니다. 그런데 과학자들은 앞으로 수소로 만들어 저장하는 방법을 많이 사용하게 될 것이라고 합니다.

이를 가리켜 '수소경제시대'라고 합니다. 그럼 수소경제시대에 대비해 우리나라는 무엇을 준비해야 할까요. 최소한의 비용으로 수소를 만들는 방법을 개발하는 것이 우선이고, 다음으로는 수소를 저장하고 유통시키는 방법을 준비해야 합니다.

과학자들은 우리나라 지역 환경을 생각했을때 수소를 직접 만드는 것보다 유통과정에 필요한 다양한 기술을 개발해야 한다고 했습니다. 예를들어 농부가 농가에서 부추를 생산해 중간 유통상인들에게 팔때는 한단에 1000원 정도이지만 최종 소비자인 우리가 마트나 야체가게에서 살때는 최대 1만원까지 치솟습니다.

경남 창원성주 수소충전소가 지난 4월 27일 준공했다. 이 충전소는 국내 최대 규모의 고성능 충전소로 시간당 15대의 수소버스를 충전할 수 있다. 창원시 제공

그럼 휘발유는 어떨까요. 휘발유를 만드는 원유가 1L에 약 600원 정도입니다. 이 원유를 중동에서 가져와 정제해서 휘발유로 만들어 주유소에서 팔때는 1L에 1660원입니다. 2배를 넘어서는 가격이죠.

이처럼 수소는 만드는 것도 중요하지만 저장하고 운송하는 방법도 굉장히 중요하다고 합니다. 수소를 기체상태로 저장하기엔 저장용기가 너무 커야해서 액체상태로 저장해야 합니다.

가장 적절한 방법으로 액화천연가스(LNG)를 저장하고 운송하는 법입니다. 천연가스를 영하 161도로 얼려 액체로 저장합니다. 그럼 기체로 있는 것보다 부피가 600분의 1로 줄일 수 있죠.

하지만 엄청난 압력과 영하의 온도를 유지해야 해서 비용이 많이 들어갑니다. 과학자들은 이 문제를 암모니아로 만들어 저장하는 것으로 해결할 수 있다고 합니다.

암모니아의 분자식을 보면 질소 하나에 수소 세개가 붙어있습니다. 암모니아는 저장할때 엄청난 압력이나 온도가 필요치 않습니다.

우리나라 과학자들도 수소를 암모니아로 쉽게 만들고 다시 암모니아를 수소로 쉽게 바꾸는 방법을 개발중입니다. 우리나라가 원유를 수입해 휘발유나 석유화학제품으로 잘 만들어 다시 수출하는 것처럼 수소도 그렇게 하지 않을까요.
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