석유 시대의 종말을 앞두고 차세대 에너지로 꼽히는 수소 기술 개발에 정부가 박차를 가하고 있다.

과학기술부는 2019년까지 9800억원을 들여 수소 생산용 원자로를 개발하는 ‘빅 프로젝트’를 마련해 국가과학기술위원회를 통과하는 대로 내년부터 개발에 착수할 예정이다. 이에 앞서 과기부는 10년 동안 1000억원을 들여 미생물, 광촉매로 수소를 제조하고 저장·운반하는 기술을 개발할 수소에너지개발사업단을 6월에 발족시켰다.

지난달 노무현 대통령이 수소로 전기를 만드는 연료전지를 10대 성장 동력의 하나로 선정함에 따라 산업자원부는 자동차업계와 함께 연료전지와 수소자동차 개발에 나섰다.

이런 정부의 움직임은 올해 1월 부시 대통령이 석유 고갈에 대비해 5년 동안 17억달러를 수소기술 개발에 투입하겠다고 밝힌 데 큰 영향을 받았다. 수소 경제 국가를 선언한 아이슬란드에서는 올해 상업용 수소충전소가 처음 생기고 수소자동차가 공급되고 있다. 독일 뮌헨공항 구내에서도 수소자동차가 이용되고 있다.

수소에너지개발사업단장인 한국에너지기술연구원 김종원 박사는 “원유 공급이 수요를 못 따르는 2014년부터 수소가 본격적으로 석유를 대체하기 시작해 자동차, 가정, 휴대용 전자기기의 전원공급용으로 수소 연료전지가 쓰이기 시작할 것”이라고 예상한다.

수소가 궁극의 에너지로 꼽히는 것은 효율이 높고 환경친화적이면서 전기와 달리 저장할 수 있기 때문이다. 연료전지에서 수소를 산소와 반응시키면 전기와 물이 나올 뿐이다.

우주에서는 가장 흔한 게 수소이지만 지구에서는 수소가 산소와 결합한 물, 탄소와 결합한 식물이나 화석연료로만 존재한다. 석유가 고갈되면 재생가능 에너지를 이용해 물이나 식물에서 수소를 얻을 수밖에 없다.

에너지대안센터 이상훈 사무국장은 “수소는 청정에너지이지만 만드는 데 에너지가 소모되기 때문에 결국은 태양광, 풍력, 바이오매스 등 재생가능에너지가 충분히 생산돼야 수소 시대가 열리게 될 것”이라고 내다본다.

현재 유력하게 거론되는 수소생산방법은 전기분해, 광촉매, 미생물, 원자력이다. 광촉매를 이용하면 태양광발전소에서 전기 대신 수소가 나온다. 물에 화학반응을 촉진하는 광촉매를 넣고 태양광을 쪼여 수소를 얻는 것.

포항공대 화학공학과 이재성 교수팀은 광촉매 분야의 세계 선두 그룹에 속하지만 현재 자연광 에너지로 수소를 만드는 전환 효율이 0.4%에 불과하다. 이 교수는 “이 효율이 10%는 돼야 상업성이 있으므로 광촉매로 수소를 만드는 시기는 2020년 이후가 될 것”이라며 “이때가 되면 캘리포니아주 면적의 태양광시설이면 전세계가 필요한 에너지를 수소로 공급할 수 있을 것”이라고 말했다.

광주과학기술원 환경공학과 김인수 교수는 맥주공장, 식품공장, 어류가공공장에서 나오는 고농도의 공장 폐수를 박테리아가 분해해 연료로 쓸 수 있는 수소와 메탄을 생산하는 장치를 개발했다. 김 교수는 “아직은 시험 단계이지만 10년쯤 뒤에는 폐수처리장 자체가 수소생산시설이 될 것”이라며 “먼 장래에는 가정에서 나오는 쓰레기 중 유기물질을 잘게 부수어 박테리아 반응조에 넣어 수소와 메탄을 생산하는 시대도 열리게 될 것”이라고 말했다.

원자로에서 나온 열로 물을 분해해 수소를 얻으려면 물을 900도로 데울 수 있는 초고온 가스원자로가 필요하다. 과기부와 원자력연구소는 2019년까지 수소생산에 필요한 신형원자로를 개발하고 세계 10개국과 국제공동연구에도 참여할 예정이다.

이를 추진 중인 한국원자력연구원 박찬규 박사는 “기후변화협약에 따라 시간이 지날수록 이산화탄소를 줄이는 압력을 받게 될 한국의 입장에서는 대량의 수소를 생산할 수 있는 가장 현실적인 방법이 원자력을 이용한 수소 생산이다”고 강조했다.



Date      2003/09/22
source      동아사이언스