수소시대(Hydrogen age)는 올 것인가?

올해도 무척 더운 여름을 겪었다. 과학자들은 지구온난화를 걱정하면서 탄산가스 등 온실가스의 점증하는 글로벌적 과다배출이 지구의 온실효과를 가속시키는 원인이라고 말한다. 이렇듯 화석에너지에 길들여진 인간은 석유에너지의 간편성과 이에 맞는 산업과 사회의 전통적 인프라, 그리고 그러한 환경 속의 삶에서 영원한 안주와 행복을 추구한다. 그렇게 할 수 있다면 더할 나위가 없겠으나, 조물주는 검은 황금만을 탐닉해온 인간에 대하여 더 이상의 관용을 허락하지 않을지도 모른다. 이런 와중에 인간은 줄기차게 대체에너지를 찾아 나아가고 있다. 이중 수소는 제조과정에서의 효율과 비용 면에서 어려움이 있으나, 원자력이나 태양에너지 등을 이용한다든가, 장기적으로는 미생물의 작용 등에서 수소를 쉽게 얻을 수 있다는 가능성이 도출되면서, 이를 연료전지자동차에 주입하여 청정에너지사회를 만들 수 있다고 보고 있다. 이로써 지구의 오염물질들을 차츰 걷어낼 수 있는 수소시대의 도래를 모두 희망하는 것이다. 이러한 수소시대의 전개는 오직 기술개발에 의해서 이루어진다. 수소와 연료전지의 연구개발에서 수많은 기술장벽을 극복해야 하는데, 이에 대한 목표를 기존의 석유차량과 편의성과 가격 등 모든 면에서 동등수준으로 잡고 있다. 그래야만 기존의 가솔린 차량에 길들여진 일반 소비자들이 연료전지 자동차로 관심을 돌리고, 그럼으로써 도시의 대기가 차츰 정화되어 인간이 추구하는 수소시대로의 진입이 이루어지리라 보는 것이다. 그러나 수소의 온보드 저장기술은 아직 어느 것도 미국 에너지성(DOE)의 목표에 이르지 못하고 있으며, 연료전지의 각 부분품도 아직 많은 경우 기술장벽에 맞닿아 있다. 연료전지의 주요 부분품은 전극과 전해질 및 이들을 분리 절연시키는 쌍극판 등이 있는데, 수소와 산소가 각기 해당 전극으로 잘 유도되어야 하며, 이때 일어나는 전기화학적 반응에서 나오는 열이나 반응생성물(물)이 제시된 통로로 잘 배출되어야 한다. 그러나 시스템 속의 여러 가지 복잡한 물리화학현상으로 인해 수소의 크로스오버현상이나 반응 가스나 생성된 물의 역류현상 등 복잡한 재료와 기술공정문제가 있다. 촉매문제만 하더라도 백금의 성능을 능가하는 소재가 개발되지 않고 있는데, 2050년을 기준으로 매년 1억대의 연료전지자동차를 생산한다면, 매년 2kt의 백금이 소요되고, 현재 연간 백금 생산량은 0.2kt으로 전세계적으로 자원의 제한성 문제가 있다. 이런 와중에 일부 보고서는“수소/연료전지”가 만병통치가 아니며, 현재 예상하고 있는 가격인하가 이루어진다 하더라도, 다른 경쟁기술들보다 경제적인 이득을 가져오지 않을 것으로 전망하고 있다. 모든 일에는 명암이 있고, 부정적 견해가 있기 마련이다. 그럼에도 불구하고 수소시대의 기술 장벽 돌파를 위해 노력하는 국내외 과학기술인들에게 마음으로부터의 경의를 보낸다. 이 분야의 기술성취가 인류의 미래 청사진을 그려가는 임무임을 천명하는 기회일 것이다.

/한국과학기술정보연구원, Techno Leaders' Digest (TLD)

2007.10.11 ⓒScience Times