[신재생에너지] ⑩ 수소 에너지의 원리와 장점

무한정, 무공해, 무소음! 수소에너지의 장점들입니다. 이러한 장점을 가진 수소에너지 개발이 완료되었을 때, 지구의 에너지 활용은 얼마나 개선될까요? 당장 도로에서 들려오는 시끄러운 소음이 사라질 것이며, 건물 밖으로 나가면 언제든지 신선한 공기를 맡을 수 있을 것입니다. 핵융합발전의 원료이자 9화에서 간략하게 살펴봤던 전혀 새로운 에너지, 이번 화에서는 수소에너지에 관해서 더 자세하게 알아보겠습니다. 

 

수소는 인류에게 꼭 필요한 원소 중 하나입니다. 왜냐하면 바로 수소에 포함된 물(H2O) 때문이지요. 물이 없으면 생명이 없듯, 수소와 산소가 없었다면 인류도 존재하지 않았을 것입니다. 수소 1킬로그램을 산소와 결합하면 3만 5천 킬로칼로리의 에너지가 방출됩니다. 같은 질량의 다른 연료인 프로판, 부탄, 휘발유, 등유 등과 비교하면 3배에 가까운 에너지입니다.

 

여기 새삼 놀라운 사실이 하나 더 있는데요. 다른 연료들이 이산화탄소를 발생시켜 환경 오염에 큰 영향을 미치는 것과 달리 수소 연료는 무공해라는 점입니다. 수소에너지를 사용하는 과정에서 발생되는 물질은 수소와 산소를 결합했으니 우리가 익히 알고 있는 H2O, 즉 물이 생성됩니다.

일상에서 우리가 흔히 듣게 되는 소음, 그 중 하나는 바로 자동차 엔진 소리입니다. 엔진 소리는 석유연료가 연소하는 과정에서 발생하는데요. 수소 연료전지는 연소반응을 통해 에너지를 얻는 원리가 아니므로 소음이 적습니다.

 

게다가 수소는 우리 주변에서 쉽게 찾을 수 있습니다. 수소에너지를 활용하게 되면 어디에 묻혀 있는지 모를 원유를 찾고, 원유가 있는 나라가 에너지 강대국으로 성장하는 일도 사라질 것입니다. 아직은 천연가스에서 수소를 대량생산하고 있지만, 원활한 기술 개발이 이루어진다면 무한정이라는 수식도 과장은 아닐 것입니다. 

대한민국은 2004년을 수소 에너지와 수소 연료 전지 개발 원년으로 삼고 지속적인 투자를 이어오고 있습니다.

그러기 위해서는 우선 순수한 수소를 확보하는 것이 중요합니다. 열화학사이클법, 광화학반응, 반도체와 태양 에너지를 이용하는 방법, 전기 분해, 방사선 등 다각도에서 접근하는 중입니다. 미생물을 이용해 수소를 생성하는 방법도 연구 중이라 하니, 인류가 수소 에너지에 거는 기대가 얼마나 큰지 알 수 있습니다.

 

순수한 수소를 확보하고 나면, 수소를 산소와 함께 직접 연소하여 열을 발생시키거나 연료전지(Fuel Cell)를 이용하는 두 가지 방법으로 이용할 수 있습니다. 그중 연료전지는 수소자동차 개발의 핵심입니다. 수소와 산소 수용액 사이에 산화와 환원 반응을 얻는 것인데요. 실용화 가능성이 높은 기술로 알려졌습니다.

하지만 수소에너지 개발에 장점만 있는 것은 아닙니다. 이어질 11화에서 수소에너지의 한계와 극복해야 할 부분들에 대해 알아보겠습니다.

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