미생물도 사회가 있다면...? 극N 박사님들과 함께하는 과학 지식 수다! | KIER 토크쇼 1부
최근 치솟는 전기 요금과 기후 위기 속에서 에너지를 직접 생산해 사용하려는 자급자족형 시스템에 대한 관심이 어느 때보다 뜨겁습니다. 그 중심에 있는 기술이 바로 연료전지입니다. 기존의 화력 발전은 화석 연료를 태워 열에너지를 만들고 이를 다시 기계 에너지로 바꾸는 복잡한 과정을 거치며 상당한 에너지 손실이 발생하지만, 연료전지는 화학 에너지를 곧바로 전기 에너지로 변환합니다. 이러한 직접적인 변환 방식 덕분에 높은 에너지 효율을 자랑하며, 전기를 생산함과 동시에 온수까지 얻을 수 있어 가정용 미래 에너지원으로 주목받고 있습니다. 이미 연료전지는 우리 곁에 현실로 다가와 있습니다. 일본의 경우 2009년부터 '에네팜'이라는 가정용 연료전지 보급 사업을 적극적으로 추진하여 이미 50만 대 이상의 보급 실적을 달성했습니다. 이는 수천만 그루의 나무를 심는 것과 맞먹는 이산화탄소 저감 효과를 가져옵니다. 한국 역시 과거부터 보급 사업을 진행해 왔으나, 아파트 위주의 대규모 주거 단지가 많은 국내 특성상 소규모보다는 더 큰 용량의 시스템이 필요합니다. 따라서 우리나라는 주거 환경에 최적화된 규모를 설정하고 자국 기술을 바탕으로 한 현명한 보급 전략을 세워야 할 시점입니다. 연료전지의 진정한 가치는 탄소 중립을 위한 청정 수소의 활용에 있습니다. 현재는 천연가스를 기반으로 수소를 얻는 과정에서 이산화탄소가 발생한다는 한계가 있지만, 궁극적으로는 이산화탄소 배출이 없는 청정 수소를 저렴하게 공급하는 것이 관건입니다. 수소는 도시가스보다 에너지 밀도가 약 세 배나 높기 때문에 생산 단가를 일정 수준 이하로 낮출 수 있다면 충분한 경제성을 확보할 수 있습니다. 2050년까지 수소 생산 단가를 kg당 3,000원 수준으로 낮추는 목표가 실현된다면 누구나 가정에서 저렴하고 깨끗한 에너지를 사용할 수 있게 될 것입니다. 전기화학 기술에 미생물의 대사 작용을 결합하면 폐기물 처리와 에너지 생산이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있습니다. 특정 유기물을 분해하며 전자를 방출하는 미생물의 특성을 발전 시스템에 적용한 것인데, 이는 단순히 환경 정화에 그치지 않고 지속 가능한 동력을 확보하는 수단이 됩니다. 미생물은 유기물뿐만 아니라 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환하는 촉매로도 활용될 수 있어 그 응용 분야가 매우 넓습니다. 다양한 미생물들이 상호작용하는 복잡한 사회를 구축하여 수소를 추출하는 방식은 탄소 중립 시대를 이끌 핵심적인 원천 기술로 평가받고 있습니다. 탄소 중립 달성을 위해서는 재생에너지의 간헐성을 극복할 수 있는 저장 기술이 필수적입니다. 수소는 잉여 전력을 화학 에너지 형태로 장기간 저장할 수 있어 배터리의 자연 방전 한계를 보완하는 훌륭한 저장 매체가 됩니다. 특히 에너지를 해외에서 수입해야 하는 우리나라의 현실에서 수소는 배터리보다 무게 대비 운송 효율과 경제적 이점이 뛰어납니다. 대용량 부하를 담당하는 수소 가스 터빈과 분산 발전에 적합한 연료전지가 상호 보완적으로 작동한다면, 지능형 에너지 관리 시스템을 통해 더욱 견고하고 효율적인 미래 에너지 네트워크를 구축할 수 있을 것입니다.
