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[기억할 오늘] 수소의 발견(2.24)

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한국일보

영국 화학자 헨리 캐번디시가 1776년 수소를 발견했다. 사진은 2016년 가동한 독일의 인류 최초 수소 열차 '코라디아 아이린트(Coradia iLint)’.pixabay.com

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인류가 화석연료의 탄소경제를 대체할 미래 에너지원으로 수소에 주목한 것은 20세기 중반부터다. 환경적인 면도 물론 고려됐지만, 중동 산유국의 원유 파워에 휘청대던 세계 경제의 취약성을 극복하기 위해서라도 수소는 매력적이었다. 수소는 우주 물질의 75%를 차지할 만큼 무한하고, 태워도 탄소를 포함한 오염물질을 배출하지 않는다.

문제는 수소를 유용한 에너지원 형태로 포집하거나 생산ᆞ압축ᆞ저장하는 기술, 비용 대비 효율을 내게 하는 기술, 유통 공급에 필요한 인프라와 소비 안전을 보장할 기술이었다. 하지만 수소 경제는 아직 미래의 일이다. 수소 경제의 첨병이라 할 만한 수소차의 전망 역시 현재로서는 낙관하기 이르다. 기차나 트럭, 버스 등 공간이 상대적으로 여유 있는 대형 운송수단이 아닌 한, 수소차의 역량은 경제적으로나 환경적으로나 기대에 못 미친다.

수소는 우주의 가장 작고 가벼운 원소다. 그걸 에너지원으로 활용하려면 순도 높은 수소를 고압 압축해서 경제적 임계질량 이상을 저장탱크에 보관할 수 있어야 한다. 하지만 압축에는 한계가 있다. 압력이 일정 수준을 넘어서면 분자 간 운동에너지가 함께 커져 압력을 더 높여도 부피가 줄지 않는다. 그러니 저장 탱크가 커지거나 많아져야 한다. 차의 부피는, 특히 승용차의 체적에는 한계가 있다. 차체가 무거워지면 연비도 나빠진다. 최신 수소차의 열효율은 하이브리드 승용차 수준이고, 전기차의 절반 수준이다.

공업적으로 수소는 천연가스 등 탄화수소의 열분해를 통해 제조된다. 즉 청정에너지원 수소를 생산하기 위해 화석연료를 태우는 셈이니, 현존 수소차는 환경 면에서 화석연료 차량과 다를 바 없다. 물론 전기차의 전기 역시 재생가능에너지로 생산된 게 아닌 한 완벽한 친환경 차는 아니지만, 앞선 열효율만큼 수소차보다는 친환경적이다.

영국 귀족 출신 화학자 헨리 캐번디시(Henry Cavendish, 1731.10.10~1810.2.24)가 아연 주석 철 등에 묽은 황산과 염산을 반응시키면 ‘가연성 공기’가 나온다는 사실을 1766년 영국왕립학회 논문으로 발표했다. 그 가연성 공기를 태우면(산소와 반응) 물이 만들어진다는 걸 실험으로 확인한 프랑스 화학자 라부아지에(1743~1794)는 그 가연성 기체에 ‘물(hydro)을 만드는(generating) 원소’라는 의미의 ‘수소(hydrogen)’란 이름을 붙였다. 최윤필 선임기자
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