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수소시대를 엿보다지구상에서 가장 가벼운 무색, 무미, 무취의 기체
편집부 기자  |  people@iomedia.co.kr
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승인 2018.11.12  12:12:20
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최근 수소연료에 대한 관심이 높다. 친환경 연료라는 점에서 그 어떤 것보다 높은 가치를 지닌다는 게 전문가들의 평가이다. 그래서 향후 이 연료를 개발하기 위한 노력은 계속될 것으로 보인다. 자동차 분야에서는 수소를 연료로 사용하는 수소전기자동차 시대가 눈앞에 다가와 있다.

수소는 원소기호 H, 원자번호 1인 화학원소다. 원자가 2개 결합된 수소분자(H2)의 형태를 취하고 있다. 

지구상에서 가장 가벼운 무색, 무미, 무취의 기체로 산소와 결합한 물(H2O)처럼 대개 다른 원소와 결합된 상태로 지구상에 존재하며, 우주 전체 질량의 75% 정도를 차지하고 있다. 

특히 가공되지 않은 천연상태로 공급되는 석탄, 석유, 천연가스, 수력, 태양열, 지열 등과 같은 1차 에너지가 아닌 에너지를 담고 있는 에너지 캐리어로 간주된다.  
 
수소전기차(FCEV; Fuel Cell Electric Vehicle)는 수소를 사용하여 발생시킨 전기에너지를 동력원으로 사용하는 자동차를 말한다.  
보통 수소를 에너지원으로 활용하는 자동차를 수소자동차(Hydrogen Car)로 통칭하는데, 초기에는 수소를 직접 연소하는 방식을 취하다가 최근에는 더 효율적인 연료전지 방식으로 발전해왔다. 연료전지를 활용하여 구동에너지를 만들 경우 동급 내연기관차에 비해 약 2배나 효율성이 높다. 
 
여기서 연료전지란 수소와 산소의 전기화학반응을 통해 공해없이 전기를 생산하는 친환경 신재생에너지원을 말한다. 배터리와의 차이점은 배터리는 전기를 저장하여 사용하지만 연료전지는 연료의 전기화학반응을 통해 지속적으로 전기를 생산한다는 점이다.  
연료전지는 배터리보다는 발전설비에 가깝다고 볼 수 있지만 기존 발전기가 연료의 연소과정을 통해 전기를 생산하는 반면 연료전지는 비연소과정(전기화학반응)을 통해 공해물질 없이 전기를 생산한다는 점에서 다르다. 
 
연료전지는 1839년 영국의 물리학자인 그로브(William Robert Grove)가 발명한 가스전지가 그 시초다. 이후 우주분야를 중심으로 개발이 진행되었는데 우주선을 작동시키기 위해 많은 양의 에너지가 필요해지면서 제한된 공간에서 많은 에너지를 생산하고 그 과정에서 오염물질이 발생하지 않아야 하는 까다로운 조건을 충족한 것이 연료전지였다. 
 
연료전지는 1960년대 미국 NASA의 우주왕복선 프로젝트에 이용되다가 1970~1980년대 에너지 파동과 환경문제가 대두되면서 개발이 활기를 띠게 되었고 2000년대 들어 미국 등 에너지 선진국을 중심으로 상업화가 가속화되었다. 

현재는 발전용, 건물용, 가정용, 차량용을 중심으로 상용화 중이며 점점 더 더 많은 분야로 적용이 확대되고 있다. 
특히 신재생에너지를 기반으로 한 수소생산 기술이 향상되고, 연료전지의 효율성이 높아지면서 기존의 탄소기반의 경제체제에서 지속가능한 수소경제사회로의 이행가능성이 확대되고 있다.
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