수소(H)가 에너지원으로 주목받는 이유는 뭘까.

무엇보다도 지구상에 거의 무한대로 존재하는 물을 원료로 만들 수 있기 때문이다.

석유나 석탄 같은 탄소 원료처럼 고갈될 염려가 없다.

석유는 약 40∼50년 정도면 고갈될 것으로 예측되고 있어 대체에너지로서 수소 개발의 필요성은 더욱 커지고 있다.

세계적으로 지구 온난화의 주범인 '온실가스'에 대한 규제가 강화되고 있는 점도 청정에너지인 수소 연구를 촉진시키는 계기가 되고 있다.

하지만 기술의 한계와 경제성 확보의 불확실성으로 인해 수소를 경제성 있는 에너지원으로 사용할 수 있는지에 대해서는 긍정론과 회의론이 여전히 팽팽하게 맞서고 있는 게 현실이다.

◆왜 수소인가

지구상의 수많은 물질 중에서 수소는 특이한 성질을 가진다.

산소와 결합하면 물이 되는 것이다.

이는 곧 수소를 산화시키면(태우면) 에너지가 발생하면서 깨끗한 물이 배출된다는 뜻이다.

이 과정에서 나오는 에너지가 바로 수소 에너지다.

역으로 수소는 물을 분해하면 생성되기 때문에 지구상에서 거의 무한정으로 얻을 수 있다.

게다가 석유나 석탄을 이용할 때처럼 이산화탄소와 질소산화물 같은 공해 물질을 배출하지도 않는다.

수소는 우주질량의 75%를 차지할 정도로 풍부하다.

◆어떻게 만드나

수소를 에너지원으로 사용하는 데에는 해결해야 할 문제가 있다.

가장 가벼운 물질인 수소는 지구상에서 다른 원소와 결합한 상태로 존재하기 때문에 이를 분리하는 데 '비용'이 든다는 것이다.

수소는 이론적으로 물을 분해하면 얻을 수 있다.

물을 분해하면 수소와 산소로 나뉘기 때문이다.

하지만 물은 저절로 분해되지 않는다.

전기나 열 같은 에너지를 가해줘야 한다.

현재 원자력을 수소 생산에 활용하는 방법이 많이 연구되고 있다.

원자력발전소의 전기나 고온가스냉각 원자로에서 나온 높은 온도의 열을 이용해 물을 분해하는 기술이다.

이 밖에 풍력이나 태양광 등 대체에너지로 전기를 얻어 물을 분해하거나 빛을 흡수할 경우 화학반응을 일으키는 광촉매를 이용해 물을 분해하는 방법도 연구되고 있다.

하지만 이런 기술을 실용화하기 위해선 경제성 확보가 관건이다.

수소를 만들기 위해 그보다 더 많은 에너지를 소모한다면 그야말로 '배보다 배꼽이 커지는 식'이 되기 때문이다.

그래서 적은 비용으로 수소를 만들어 내는 기술 개발이 관건이다.

현재로선 천연가스 석유 석탄 등 기존 연료를 높은 온도에서 분해하거나 수증기와 반응시켜 수소를 얻는 방법이 주로 활용되고 있다.

공업용 수소의 대부분이 이 방식으로 제조되고 있다.

◆어떻게 활용하나

만들어진 수소를 에너지원으로 활용하기 위해선 우선 저장을 해야 한다.

현재 공업용으로 쓰이는 수소는 주로 고압가스 형태로 탱크에 저장된다.

이 같은 방식은 아직 상당한 비용을 필요로 하기 때문에 당장의 대규모 실용화는 쉽지 않다.

수소를 합금이나 탄소나노튜브 등에 저장시키는 방법도 있지만 역시 아직은 연구가 더 진행돼야 한다.

그래서 경제적이고 효과적으로 수소를 저장해 운반할 수 있는 기술 개발이 최근 활발히 이뤄지고 있다.

한국과학기술원(KAIST) 이흔 교수는 얼음 속에 수소를 저장하는 원리를 발견,관심을 모으기도 했다.

저장된 수소는 주로 연료전지를 통해 최종적으로 활용된다.

연료전지는 수소를 원료로 전기를 발생시킬 수 있어 발전기를 돌리거나 가정용 전원으로 활용할 수 있다.

아울러 수소자동차나 휴대용 전자기기의 에너지원으로도 이용 가능하다.

장원락 한국경제신문 과학기술부 기자 wrjang@hankyung.com