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[2022 봄 사이언스데이 강연 영상]한눈에 보는 친환경 수소에너지 이야기 - 임동하 박사(한국생산기술연구원)

에너지는 그리스어 ‘에르곤(Ergon)’에서 유래한 단어로, 일을 할 수 있는 능력을 의미합니다. 우주의 탄생인 빅뱅과 함께 시작된 에너지는 빛, 동력, 연료의 형태로 인류 문명을 발달시킨 핵심적인 원동력이었습니다. 인류는 에너지를 통해 산업을 일으키고 경제와 문화를 발전시키며 현재의 고도화된 사회를 건설해 왔습니다. 열, 화석, 전기, 풍력 등 다양한 형태로 존재하는 에너지들은 서로 유기적으로 연계되어 우리의 삶을 지탱하고 있습니다. 인류의 역사는 에너지의 변천사와 궤를 같이합니다. 18세기 산업혁명기에는 석탄을 활용한 증기기관이 등장하며 대량 생산의 시대를 열었고, 이후 석유의 활용은 자동차 산업의 발달과 함께 이동의 혁명을 가져왔습니다. 현재 우리는 천연가스 시대를 지나 IT 기술과 융합된 신재생 에너지 시대로 나아가고 있습니다. 전문가들은 향후 수십 년 내에 수소가 우리 사회의 주력 에너지원으로 자리 잡으며 에너지 패러다임의 거대한 변화가 일어날 것으로 예측하고 있습니다. 기존 화석 연료는 탄소를 포함하고 있어 연소 과정에서 이산화탄소와 질소 산화물, 미세먼지 같은 환경 오염 물질을 배출합니다. 이는 지구 온난화를 가속화하여 북극의 빙하를 녹이는 등 심각한 기후 위기를 초래하고 있습니다. 또한 화석 연료는 매장량이 한정되어 있어 언젠가는 고갈될 수밖에 없는 한계를 지닙니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 신재생 에너지이며, 그중에서도 수소는 물만 배출하는 무공해 에너지원이자 무한한 잠재력을 가진 대안으로 주목받고 있습니다. 수소는 원소 주기율표의 첫 번째 자리를 차지하는 가장 가벼운 원소로, 단위 질량당 에너지 밀도가 매우 높다는 특징이 있습니다. 자연 상태에서 수소는 주로 다른 원소와 결합한 형태로 존재하기 때문에 이를 효율적으로 추출하고 운송하는 기술이 중요합니다. 기체 상태로 튜브 트레일러나 파이프라인을 통해 이동하거나, 영하 252도에서 액화하여 대량으로 운송하기도 합니다. 이렇게 운송된 수소는 충전소를 거쳐 수소 자동차, 버스, 트럭 등 다양한 운송 수단의 동력원으로 사용됩니다. 수소 에너지의 활용 범위는 지상 모빌리티를 넘어 선박, 비행기, 그리고 도심 항공 교통(UAM)으로까지 확장되고 있습니다. 특히 삼면이 바다인 우리나라는 항만을 중심으로 수소의 수입과 저장, 활용이 이루어지는 수소 항만 도시를 구축하기에 이상적인 조건을 갖추고 있습니다. 울산이나 부산 같은 주요 도시들은 이미 이러한 수소 생태계를 조성하기 위해 노력하고 있습니다. 미래 사회의 깨끗하고 효율적인 에너지 환경을 만들기 위한 연구는 지금 이 순간에도 계속되고 있습니다.