본문 바로가기
  • 과학과 놀자

    끓는점 차이 이용해 원유를 LPG·휘발유·경유 등으로 분리

    화학공학과에서 자주 듣는 질문 중 하나는 '석유는 언제쯤 고갈될까'이다. 흥미로운 사실은 2018년 원유의 가채연수(확인 매장량을 현재의 연간 생산량으로 나눈 값으로 앞으로 채굴 가능한 기간을 의미)는 50년인데, 30년 전에 예상한 가채연수는 43년이었다. 매년 엄청난 양의 석유가 사용되지만, 매장량은 오히려 늘어난 이유는 무엇일까? 매장량의 간단한 정의는 '불확실성 없이 검증된 기술로 상업적으로 생산할 수 있는 양'이다. 반면, 시추로 확인했지만 상업적으로 생산하기 힘든 경우 '발견 잠재 자원량'이라고 하며, 석유가 있을 가능성은있지만 시추로 확인하지 못한 경우를 '탐사 자원량'이라고 한다.두 자원량은 매장량에 포함되지 않지만 유가 상승, 정부 규제 완화, 또는 생산기술 발전에 따라 매장량으로 편입될 수 있다. 게다가 석유자원 개발 회사가 원활한 회사 운영을 위해 40~50년간의 매장량을 확보하기 때문에 그동안 가채연수는 40~50년으로 유지돼 왔다. 석유란 무엇일까석유(petroleum)는 암석을 뜻하는 그리스어 petro와 기름을 뜻하는 라틴어 oleum이 합쳐져 만들어졌다. 정제하지 않은 석유를 원유라고 하며, 이를 증류와 같은 정유공정을 통해 만든 제품을 석유제품이라고 한다. 석유는 탄소 87~83%, 수소 14~10%, 질소 2.0~0.1%, 산소 1.5~0.05%, 황 6~0.05%, 금속(바나듐, 니켈, 철 등) 1000ppm 이하 질량비율로 이루어져 있다. 석유는 액체이므로 수송 및 사용이 용이하고 열량이 높고 불순물이 적어 완전연소가 가능한 장점이 있다. 정유산업: 끓는점 차이로 제품을 나누다정유산업은 정육점과 비슷한 특징을 가진다. 정육점에서는 도축된 소를 뼈와 근육을 기준으로 안심, 등심

  • 커버스토리

    '친환경 바람' 타고 전기차는 질주

    현대자동차 등 국내 자동차업체들은 지난 5월 전기차 1만1496대를 수출했다. 같은 달 전체 수출 차량(9만5400대)의 12.1%에 달한다. 수출차 10대 중 1대꼴이다. 올 들어 5월까지 전기차 수출은 4만2021대로 전년보다 64.1%나 급증했다. 이 같은 추세라면 올해 전기차 수출은 사상 처음 10만 대를 넘길 것으로 관측된다.국내 도로를 질주하는 전기차도 늘고 있다. 작년 국내에서 팔린 전기차는 4만6966대로 집계됐다. 전기차 태동기인 2011년(338대)과 비교해 150배 가까이 늘었다. 10년 동안 전기차 누적 판매대수도 10만 대를 넘어섰다. 1회 충전 시 주행거리가 400㎞에 달하는 현대차 코나 일렉트릭(406㎞)과 GM 쉐보레볼트(414㎞)의 등장으로 전기차 보급이 확대된 결과다.20여 분 충전으로 500㎞ 이상 주행할 수 있는 ‘3세대 전기차’가 등장하면 전기차 시대가 본격화될 전망이다. 블룸버그 뉴에너지파이낸스(BNEF)에 따르면 2019년 200만 대였던 글로벌 전기차 판매량은 2025년엔 850만 대, 2040년에는 5400만 대에 달할 전망이다.현대차와 폭스바겐, 제너럴모터스(GM) 등 글로벌 자동차 기업들도 앞다퉈 전기차 개발에 열을 올리고 있다. 현대차는 2025년까지 9조7000억원을 전동화 기술 개발에 투자할 계획이다. 폭스바겐그룹은 2024년까지 330억유로(약 45조원)를 전동화 부문(E모빌리티)에 투자하겠다고 발표했다. GM도 2025년까지 200억달러(약 25조원)를 전기차 개발에 쓸 계획이다.전기차 주행거리를 좌우하는 배터리를 놓고도 치열한 승부가 펼쳐지고 있다. LG화학과 파나소닉, CATL 등 배터리 제조사들의 경쟁에 테슬라와 GM 등 자동차 제조사들까지 ‘참전’을 선언했다. GM은 LG화학과 함께 개발한 차세대 배터리 얼티움을 새 전기

  • 커버스토리

    전기차 양산 25년…20분 충전에 서울~부산 달린다

    1회 충전에 500㎞ 이상 주행할 수 있는 ‘3세대 전기차’는 전기차 대중화 시대를 앞당길 ‘게임 체인저(판도를 바꾸는 결정적 요인)’로 꼽힌다. 3세대 전기차는 서울에서 부산까지(456㎞) 충전 없이 한 번에 달릴 수 있다. 가솔린(휘발유)과 디젤(경유) 등 화석연료를 쓰는 기존 내연기관 자동차와 대등한 주행거리다. 충전시간도 대폭 단축된다. 지금은 배터리 용량의 80%까지 충전이 가능한 급속충전기를 이용하더라도 1시간은 꼼짝없이 기다려야 한다. 하지만 3세대 전기차 시대가 열리면 20분 충전만으로 500㎞를 주행할 수 있다.주행거리 늘려온 전기차들전기차는 주행거리에 따라 1~3세대로 구분된다. 미국 최대 자동차 회사인 제너럴모터스(GM)는 1996년 세계 최초의 순수 양산 전기차 EV1을 선보였다. 당시 1회 충전 후 주행거리는 160㎞였다. 서울에서 대전(160㎞)을 간신히 갈 수 있는 수준이다. 주행거리 160㎞가 1세대 전기차 기준이 된 배경이다.국내에선 현대자동차가 2016년 출시한 아이오닉 일렉트릭(1회 충전 주행거리 200㎞)과 기아차가 2017년 선보인 쏘울 EV(180㎞), 르노삼성자동차가 같은 해 내놓은 SM3 ZE(213㎞) 등이 1세대 전기차로 분류된다. 1회 충전으로 서울에서 충청권까지만 운행할 수 있었다.전기차는 2세대로 넘어오면서 주행거리가 두 배 가까이 늘었다. 현대차가 올해 1월 출시한 코나 일렉트릭 2020년형은 1회 충전 시 주행거리가 406㎞에 달한다. 기아차가 3월 내놓은 2021년형 쏘울 부스터 EV(386㎞)와 2020년형 GM 쉐보레 볼트(414㎞) 등도 2세대 전기차에 속한다.SUV부터 픽업트럭까지 전기차 쏟아져현대차와 폭스바겐, GM 등 글로벌 자동차 업체들은 전기차 전용 플랫폼(뼈대)을 적용해 3세대 전

  • 숫자로 읽는 세상

    현대차 주도 전기차 '배터리 동맹', 삼성·LG·SK로 확장

    삼성 현대차 SK LG 등 국내 4대 그룹 총수가 전기차 배터리산업에 집중하고 있다. 미래형 배터리와 관련된 일이라면 시간과 장소에 상관없이 나서고 있다. 지난 22일 정의선 현대차그룹 수석부회장과 구광모 LG그룹 회장이 충북 청주에 있는 LG화학 오창공장에서 만난 것도 같은 맥락이다. 두 사람은 3시간가량 전기차 및 배터리산업에 대해 논의했다. 오찬도 함께하며 대화를 이어갔다. 이번에도 양 회사 실무진이 총수들의 회동을 제안했고, 정 수석부회장과 구 회장은 흔쾌히 수락한 것으로 알려졌다.전기차 시장은 하루가 다르게 성장하고 있다. 2030년이 되면 글로벌 신차 중 절반이 전기차일 것이라는 관측도 나온다. 당초 예상보다 빠르게 전기차 시대가 열릴 것이라는 전망도 제기된다. 현대·기아차를 비롯한 글로벌 완성차 업체들은 전기차 분야에 수십조원을 투자하겠다는 내용의 계획을 잇따라 발표하고 있다. 현대차그룹은 2025년까지 전기차 시장 점유율을 10% 수준으로 끌어올려 세계 2위로 올라서겠다고 밝혔다.글로벌 전기차 판매량이 늘수록 배터리 시장도 커진다. 배터리는 전기차 단가의 30~40%를 차지할 정도로 경쟁력을 좌우하는 핵심 부품이다.전기차 시대가 도래하면 완성차 업체와 배터리 업체의 협업이 중요해진다. 차량 개발 단계부터 각 모델 특성에 맞는 배터리를 준비해야 최고의 성능을 발휘하기 때문이다. 2023년 이후에는 배터리 수요가 공급량을 앞질러 배터리가 없어 전기차를 생산하지 못하는 상황이 벌어질 수도 있다. 완성차 업체는 미래의 안정적인 공급처가, 배터리 업체는 현재의 확실한 납품처가 절실하다. 이미 미국 제너럴모터스(GM)와 테슬라는 각각 LG화학, 일본 파나소

  • 커버스토리

    한국·일본 수소전기차 기술 앞서…주도권 놓고 각축

    수소전기차는 인프라 확충만 잘 이뤄지면 전기차를 대체해 친환경차 시장의 주요 성장 축이 될 가능성이 높은 분야다. 세계 각국이 수소전기차 시장을 선점하기 위해 여러 정책 지원을 추진하는 것은 이런 이유에서다. 수소전기차 시장의 주도권을 잡기 위한 국경을 넘나드는 경쟁은 현재 진행형이다.수소전기차 기술에서 가장 앞서 있다고 평가받는 국가는 한국과 일본이다. 현대자동차와 도요타자동차 등 민간기업을 중심으로 활발한 기술 개발이 이뤄지고 있다. 각국 정부는 기업의 기술 개발 행보에 발맞춰 수소전기차 정책 드라이브에 시동을 걸고 있다.중국과 독일, 미국 등 다른 주요 산업국도 수소전기차 시장 선점을 위한 정책 정비를 서두르고 있다. 특히 중국은 전기차 시장을 선도한 경험과 세계 최대 자동차 내수시장을 앞세워 물량 공세를 통한 대응에 나서고 있다. 독일과 미국 또한 이미 보유한 선진적 재생에너지 인프라 등을 적극 활용할 계획이다.일본, 2020년 올림픽을 수소차 확산의 계기로아베 신조 일본 정부는 2017년부터 수소전기차를 비롯한 수소경제 활성화 전략을 주요 산업정책으로 내세우고 있다. 특히 내년 열릴 도쿄올림픽을 기점으로 이를 본격 공표할 계획이다. 지난 6월 오사카에서 열린 주요 20개국(G20) 정상회의에서도 일본 주도로 수소경제와 수소연료, 수소전기차 개발 등에 대한 활발한 논의가 이뤄졌다.일본은 2030년까지 수소전기차 보유 대수를 승용차 80만 대, 상용차 1200대로 계획하고 있다. 수소 충전소도 900개 이상 건설할 계획이다. 일본은 수소 확보를 위해 국내외에서 적극적인 생산 계획을 추진하고 있다. 후쿠시마에서는 수전해를 이용한 수소 생산시설을 건설

  • 커버스토리

    차세대 친환경차 대세는 전기차·수소차...

    “현대자동차의 수소자동차 넥쏘를 사겠다는 사람이 1200명을 넘어섰다.” “현대차 코나EV(전기차)를 사려고 예약한 사람이 1만8000명 이상이지만 이들 중 6000명은 내년에야 살 수 있다.”친환경 자동차와 관련한 뉴스가 쏟아지고 있다. 넥쏘나 코나EV를 두고 ‘친환경차’라고 하는데, 대체 친환경차는 무엇일까. 넥쏘와 코나EV의 기술적인 차이는 뭘까.친환경차, 대체 뭐야?친환경차는 휘발유나 경유를 넣지 않거나 적게 넣는 차를 말한다. 배출가스가 적게 나온다는 의미다. 크게 하이브리드카와 플러그인하이브리드(PHEV), 전기자동차, 수소연료전기차(수소차) 등 네 가지로 나뉜다. 이 중 하이브리드카와 PHEV는 과도기적인 친환경차다. 휘발유나 경유를 넣지만 전기모터를 보조적으로 활용해 연비를 높이는 방식이다.휘발유나 경유를 전혀 넣을 필요가 없는 친환경차도 있다. 바로 전기차와 수소차다. 둘의 차이는 이름에서도 알 수 있다. 전기로 움직이는 차와 수소로 움직이는 차다. 하지만 이 설명은 절반만 맞다. 전기차는 전기를, 수소차는 수소를 연료로 사용하지만 ‘수소연료전기차’란 이름이 말해주듯 수소차 역시 결국 전기로 움직이는 차이기 때문이다. 수소를 차량 내 탱크에 충전한 뒤 이 수소와 공기 중에 떠다니는 산소를 연료전지에 보내 화학반응을 일으켜 전기를 생산하는 방식이다. 여기서 만들어진 전기가 모터를 돌리고, 차량을 움직인다. 반면 전기차는 전기를 직접 충전하고, 차량 내 2차전지(충전지)에 저장시켰다가 차량을 움직이는 데 쓴다. 전기를 충전해 전기로 움직이는 차를 전기차, 수소를 충전해 차 내부에서 전기를 만들어 전기로 움직이는 차를 수소