기사 속 이야기: 수소차가 환경을 오염시킬 수도 있다?

2018년 4월 24일 화요일

수소차가 환경을 오염시킬 수도 있다?

친환경 이라는 주제는 이제는 친숙한 주제입니다. 우리 지구는 한정되어 있는 공간이니 환경 오염을 언제까지 방치 할 수가 없지요. 쓰레기 뿐만 아니라 온실가스로 유명한 이산화탄소가 과다하게 배출되는 것도 일종의 환경 오염입니다.

최근 자주 볼 수 있는 친환경 주제는 수소차 라는 자동차입니다. 산소를 이용하는 대신 물 만을 배출하는 자동차라니 당연히 친환경적이라 생각 할 수 있습니다.

하지만 무조건 친환경이다 라는 광고 문구에 현혹되어서는 안된다는 기사를 읽고 이 글을 써 보게 되었습니다.

수소차

이미지출처: http://brand.hyundai.com/ko/brand/eco/fcev.do

수소(H)는 원소 주기율표에서 가장 앞에 위치하는 이 세상에서 가장 가벼운 기체입니다. 우주에서 자체적으로 빛을 내는 별(항성)은 이 수소로 이루어져 있는데, 수소가 높은 압력으로 합쳐지면서 헬륨(He)이 되면서 잃어버리는 질량이 빛과 열로 방출되는 '수소핵융합' 덕분에 별이 존재 할 수 있지요. 그리고 이 수소핵융합은 우주에서 가장 효율이 좋은(?) 연소로 알려져 있어서 많은 관심을 받고 있지요.

다만 수소핵융합은 이번 글의 주제에 맞지 않으니 생략합니다.

수소는 일반적으로 불에 잘 타는 것으로 알려져 있기에 석유를 대체하여 자동차를 달리게 할 수 있을까 라는 생각을 가질 수 있습니다. 단순하지만 틀린 말은 아닐 겁니다.

하지만 수소는 추출하기도 힘들고 안전하게 연소시키는 것도 힘들기에 현재는 수소 자체를 화석 연료로 쓰는 연구는 좀 침체된 느낌입니다.

이번 주제인 수소차도 수소를 바로 태워서 달리는 것이 아닙니다.

국내 모 자동차 업체에서 차세대 친환경 자동차로 밀고 있는 수소차는 정확히 말하자면 수소연료전지를 이용하는 자동차(FCEV - Fuel Cell Electric Vehicle)입니다. 모터로 움직이는 전기차인데 보통 사용하는 배터리가 아닌 수소연료전지를 사용한다는 점이 다를 뿐이지요.

수소연료전지

전지라는 의미는 우리 주변에서 쉽게 볼 수 있는 배터리(Battery, 건전지 등)를 보면 이해가 가능합니다. 쉽게 정리하자면 전기가 나오는 특수한 제품이지요.

연료전지라는 의미도 비슷하게 전기가 나오는 특수한 전지입니다. 단지 연료를 이용해 화학적 반응으로 전기를 만들어 낸다는 점이 다릅니다.

수소연료전지는 수소(H)와 산소(O2)가 결합하는 반응을 이용해 전기를 만들어 내고 그 부산물로 물(H2O)을 배출합니다.

이 수소연료전지는 전기 생산 효율도 뛰어나고 더구나 이산화탄소(CO2)를 비롯한 그 어떤 유해물질도 배충하지 않고 순수한 물(H2O)만 배출하기 때문에 환경보호 측면에서도 여러 이점이 있는 전지입니다. 그래서 친환경 엔진 중 유력한 우승 후보로 손꼽히고 있지요.

문제점

수소는 우주에도 넘치고 태양에도 넘치고 공기중에도 많고 물에도 넘칩니다. 그렇다면 수소는 확보하기가 쉽겠네요?

아닙니다.

순수한 수소를 추출하는 것은 굉장히 비용이 비쌉니다. 예를 들어 물에서 수소를 추출할 때는 보통 전기분해를 사용하는데 이 때 사용하는 전기량은 수소 추출량에 비해 어마무시하다고 알려져 있습니다.

현대사회에서는 비용의 효율성이 없으면 성공 할 수가 없습니다. 따라서 얼마나 저렴하게 수소를 확보하느냐가 수소연료전지의 보급을 위해 가장 먼저 풀어야 할 문제라고 볼 수 있습니다.

그 경제적인 문제 덕분에 현재 널리 사용하는 수소 채취 방법은 '부생 수소' 를 이용하는 것입니다.

부생수소라는 의미는 '공정 후에 남는 잉여 수소' 라는 의미입니다. 무언가를 생산하는데 수소가 발생한다면 구태여 비싼 전기를 들여서 수소를 추출할 필요는 없는 셈입니다. 따라서 합리적인 비용으로 수소 채취가 가능합니다.

그런데 하필이면 부생수소가 가장 많이 발생하는 곳이 정유공장이라는 문제가 있습니다.

이 말은 아이러니함을 만들어 냅니다. 친환경이라는 명목으로 수소연료전지를 사용하는데, 하필 수소연료전지를 만드려면 석유를 처리해야 합니다. 그렇다면 석유를 시추하고 화학적으로 추출하는 등 환경오염을 유발시키는 일을 해야 합니다.

결국 연료전지를 만드는 데서 환경오염이 발생한다는 말이 됩니다.

다만, 현재는 수소를 추출하기 위해 석유를 가공하는 것이 아닌 만큼 연료전지 생산이 환경을 오염시킨다는 일방적인 인과관계로 생각해서는 안됩니다.

하지만 미래에 석유 제품의 수요가 줄어들게 되고 수소연료전지의 수요가 늘어나게 된다면 부생수소 채취를 위해 석유를 가공하는 날이 올지도 모릅니다.

사족

뭐든 공짜로 되는건 없습니다. 지금도 문제가 되고있는 쓰레기 대란을 생각해 봅니다. 편리하거나 효율적인것 같아서 쓰지만 막상 되돌아 오는 것(?)이 무섭습니다.

물론 그렇다고 변화를 거부하는 것도 말이 안됩니다. 현재는 부생수소를 이용한다는 점에도 문제가 되고 있지만 기술이 더 발전한다면 좀 더 효율적이고 환경 오염이 덜한 수소 추출법이 나올지도 모르는 일이지요.

우리는 인류의 번영을 위해 과학기술 발전에 힘써야 합니다. 우리는 항상 이공계에 대한 투자를 아껴서는 안됩니다. 이 말 지루한가요? 미래를 위한 조언입니다.