SK그룹 에너지 계열사 SK E&S가 미국의 수소 기업 ‘플러그파워’와 손잡고 제주도에 수전해 설비(사진)를 공급한다. 양사의 합작사인 SK 플러그 하이버스는 31일 한국가스공사와 고분자전해질막(PEM) 수전해 설비 공급 계약을 맺었다고 밝혔다. 수전해는 물을 전기분해해 수소를 추출하는 것을 말한다. 제주도 행원 풍력발전 단지에서 생산한 재생에너지 전력으로 물을 전기분해한 뒤 청정 그린수소를 생산하고, 이를 제주 지역 내 수소충전소를 통해 공급하는 것이 사업의 주요 내용이다. 이번에 공급되는 수전해 설비는 1㎿급으로, 단일 규모로 ㎿급 PEM 수전해 설비가 국내에 도입되는 것은 이번이 처음이다. PEM 방식의 수전해 설비는 알카라인 수전해 방식보다 가동하기까지 걸리는 시간이 짧고 부하 대응 능력이 우수하다. 소형화가 가능하고 유지 보수 비용이 적게 들어 차세대 설비로 주목받고 있다. 이지영 SK E&S 수소글로벌그룹 부사장 겸 SK 플러그 하이버스 대표는 “이번 제주도 실증사업은 수전해 설비의 국산화 추진과 해외 수전해 시장 진출을 위한 첫걸음이 될 것”이라고 말했다.

영남대 화학공학부 연구팀이 수소를 대규모로 생산할 수 있는 새로운 촉매를 개발했다. 이번 연구는 물의 전기분해를 통한 수소 생산에 사용되는 기존 귀금속 촉매를 대체할 수 있는 촉매를 만든 것이다. 연구팀은 니켈-셀레나이드(NiSe)로 이루어진 나노시트(Nanosheets) 기반에 코발트-철(CoFe)을 전기도금하여 이형접합 산화물(CoFe-LDH@NiSe) 촉매를 제조했다. 연구팀은 “이번에 제조된 촉매는 우수한 전기전도성으로 인해 전자이동이 효과적으로 이루어져 수소발생 및 산소발생 반응에서 기존 귀금속 촉매보다 높은 활성을 보였고, 120시간 이상 연속된 수전해 실험에서도 안정적인 성능이 유지될 만큼 내구성이 우수했다”고 했다. 이번 연구는 영남대 화학공학부 셔린 마리아 니티아 요한(Shrine Maria Nithya. J) 연구교수와 김동준 박사(오하이오주립대학교 박사과정)가 공동 제1저자, 이유현(대학원 화학공학과 석사3기) 연구원이 공동저자, 화학공학부 김민규, 이기백 교수가 공동 교신저자로 참여했다. 이기백 교수는 “최근 이산화탄소 배출에 의해 급격한 지구 온난화로 우리 주위에 심각한 기후변화가 초래되고 있다. 이는 우리가 이산화탄소 배출을 줄이고 청정에너지원 개발이 필요한 이유다”고 했다.

국내 연구진이 햇빛만으로도 탄소 배출없이 청정에너지 ‘수소’를 만드는 방법을 찾았다. 인하대, 연세대, 서울대, 인천대 공동 연구팀은 가시광선에 반응해 탄소 배출 없이 그린 수소를 생산할 수 있는 비금속, 친환경 질화탄소 광촉매를 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘응용 촉매B:환경’에 실렸다. 지구온난화와 환경오염의 주범으로 꼽히는 화석연료 사용을 줄이기 위해서 다양한 재생에너지가 연구되고 있다. 가장 주목 받고 있는 것이 수소이다. 수소는 일반적으로 물을 전기분해해 만드는데 이 과정에서 에너지가 많이 투입되고 전기 생산을 하는 과정에서 탄소배출이 되는 경우가 있다. 과학자들은 이 같은 문제를 해결하기 위해 햇빛을 이용한 광촉매에 주목하고 있는데 광촉매의 효율이 제한적이고 대부분 금속을 함유한 물질로 만들어져 오히려 환경오염을 유발한다는 문제를 갖고 있다. 이에 연구팀은 가시광선을 흡수하기 적합한 구조를 갖고 무독성, 저비용이라는 장점까지 갖춘 비금속 기반 질화탄소라는 3차원 반도체 소재에 주목했다. 연구팀은 질화탄소 소재를 만들 때 물을 첨가하는 친환경적 방법으로 전자이동성을 높였다. 기존에 물을 사용하지 않고 만든 질화탄소 광촉매보다 수소 생산 성능이 12배 이상 높았고 안정적이며 내구성도 우수한 것으로 나타났다.박성진 인하대 화학과 교수는 “이번 연구는 효율적인 그린 수소 생산이 가능한 비금속, 친환경, 고효율 광촉매를 만들어 상업화를 촉진할 수 있다는데 의미가 크다”며 “그린 수소 생산의 상업화를 위해서는 촉매 성능의 극대화, 고효율 촉매의 대량 생산법 개발, 촉매 물질의 저독성, 친환경성 검증 등의 추가 연구를 진행할 것”이라고 설명했다.

국내 연구진이 수소연료 저장체로 각광받고 있는 암모니아를 햇빛과 폐수만으로 이산화탄소 배출 없이 만드는 방법을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과, 한양대 화학공학과, 중국 쓰촨대 재료과학과 공동 연구팀은 햇빛을 이용해 폐수 속 질산염을 암모니아로 전환하는 광촉매 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘앙게반테 케미 국제판’에 실렸다. 비료 원료로 주로 사용되는 암모니아는 최근 수소를 저장하는 물질로 주목받고 있다. 문제는 청정 에너지 수소를 옮기는데 사용하기 위한 암모니아를 만들면서 배출되는 이산화탄소가 전 세계 탄소배출량의 1.8%를 차지한다는 점이다. 이 때문에 질소를 물에 녹인 후 전기분해 방법으로 암모니아를 생산하는 방법이 주목받고 있지만 질소가 물에 잘 녹지 않는데다가 화석연료로 만든 전기를 써야 한다는 문제가 있다. 연구팀은 이에 질산 대신 질산염은 물에 잘 녹는다는 점에 주목했다. 전기 대신 광촉매를 사용하면 햇빛을 받아 만든 전자가 질산염을 환원시켜 암모니아를 합성할 수 있다는 것이다. 더군다나 질산염은 폐수 속에도 많이 존재한다. 이 때문에 암모니아 생산을 하면서 이산화탄소 발생도 억제하고 폐수도 처리할 수 있는 일석이조의 효과를 거둘 수 있는 것으로 전망되고 있다. 실제로 연구팀은 반도체 물질인 실리콘을 나노미터 크기의 끈 형태로 만든 실리콘 나노와이어 광촉매를 이용해 저전압 상황에서도 질산염을 95.6% 환원시켜 암모니아를 만드는데 성공했다. 이재성 UNIST 교수는 “이번 연구는 암모니아 생산과정에서 나오는 이산화탄소도 잡고 폐수 속 질산염도 처리할 수 있도록 한 것”이라며 “광촉매 효율과 안정성을 보완한다면 태양광만으로 암모니아를 생산할 수 있는 이상적인 그린 기술”이라고 설명했다.

현대차그룹이 사우디아라비아의 국영 석유기업 아람코, 킹압둘라과학기술대(KAUST)와 손을 잡았다. 전기·수소차와 내연기관차가 공존하는 에너지 과도기에 온실가스를 획기적으로 줄일 수 있는 친환경 내연기관 기술을 개발하겠다는 목표다. 현대차그룹은 30일 아람코, KAUST와 공동연구 협약식을 갖고 온실가스 배출을 최소화하기 위한 친환경 엔진·연료 공동 개발에 착수했다고 밝혔다. 연구는 현대차의 초희박 연소 엔진 기술과 아람코의 친환경 합성 연료제조 기술을 바탕으로 모두 2년에 걸쳐 진행된다. KAUST는 시설을 지원하고 엔진 시험을 비롯한 모델링, 검증에 참여해 시너지 창출에 나선다는 계획이다. 초희박 연소 엔진은 기존 엔진보다 열효율과 연료 소비효율을 획기적으로 높이는 동시에 온실가스 배출을 최소화하는 엔진이다. 친환경 합성연료는 기존 연료 제조 방식과 달리 물을 전기분해해 생산한 수소와 대기에서 포집한 이산화탄소의 촉매 반응을 통해 만들어진 연료다. 현재 쓰는 내연기관 차량에도 그대로 사용할 수 있는 게 장점이다. 현대차그룹은 “에너지 과도기 속 내연기관의 온실가스를 최소화해 탄소중립으로의 자연스러운 전환을 위한 기술을 개발하는 것이 공동연구의 목표”라고 밝혔다. 이들은 친환경 합성연료를 일반 하이브리드차량(HEV)에서 쓸 때 온실가스 배출량이 얼마나 줄어드는지 등도 검증하기로 했다.

우리나라는 수소·탄소(CO2) 생산 및 합성 공정 등 제조공정 원천기술을 확보하고 있어 상용화를 위한 실증연구가 필요한 것으로 분석됐다. 정부가 재생합성연료(e-Fuel) 등 탄소중립 연료 보급 활성화를 위해 연구개발(R&D) 및 워킹그룹을 운영키로 했다.산업통상자원부는 12일 서울 서초 자동차회관에서 열린 제6차 e-Fuel 연구회에서 보급 활성화 후속 계획을 밝혔다. e-Fuel은 전기기반 연료로 물을 전기분해해 얻은 수소를 탄소·질소 등과 결합한 합성연료로 수송용 대체 연료로 평가된다. 지난 4월부터 국내 산·학·연 전문가 등이 참여한 연구회는 보고서에서 탄소 흡착제 효율 향상과 합성 촉매 개발 등이 e-Fuel 활성화의 주요 과제로 분석했다. 그러면서 e-Fuel이 전기·수소차 수준의 경제성 확보가 가능할 것으로 전망했다. 산업부는 e-Fuel 보급 확대를 위해 R&D를 확대하고 학계와 산업계, 유관 연구기관 등이 참여하는 수송부문 탄소중립연료 워킹그룹을 구성하기로 했다. 워킹그룹은 단계별 연료·대상차종 선정과 혼합비율 및 배출가스 측면의 엔진 적용성 검증, 연료 성능 표준 수립 등 e-Fuel 기술 개발 목표 달성을 위한 세부 이행계획을 수립하는 역할을 맡는다. 급격한 전동화가 어려운 군용차량이나 함정 등에서 e-Fuel 활용이 가능하도록 민·군 협력 실증 사업도 추진한다. 주영준 산업부 산업정책실장은 “e-Fuel 확대를 뒷받침할 세부 이행 계획 마련과 함께 지속적인 기술개발에 나서겠다”며 “연구회 논의 결과를 포함해 업계와 전문가의 다양한 의견을 반영할 계획”이라고 밝혔다.

미국의 몽상가 일론 머스크는 인류가 커다란 재앙으로 일시에 멸망하는 것을 막기 위해서는 여러 행성에 퍼져 살아야 한다고 주장하면서 첫 단계로 화성으로 100만명 정도의 이주를 꿈꾸고 있다. 그의 계획에 따르면 2026년까지 화성에 대규모의 사람을 보낸다고 한다. 북극, 사막, 정글, 고산지대 등 다양한 지구 환경에 적응해서 살아온 인간이니, 어쩌면 화성 개척도 꿈꿔 봄 직하다. 그러나 과학적으로 조금만 생각해 보면 극복해야 할 문제들이 너무나도 커서 실현 불가능해 보인다. 우선 첫 번째가 에너지 문제다. 화성에서는 지구에서 받는 태양에너지의 40%밖에 얻을 수 없고 며칠씩 계속되는 먼지 폭풍 때문에 그 효율은 더 떨어진다. 화성에는 약간의 대기가 있으나 지구대기압의 0.6%밖에 되지 않으므로 풍력발전도 불가능하다. 물론 화석연료도 없기 때문에 에너지를 얻기 위해서는 결국 지구에서 가져간 원자력 연료로 시작해야 할 것이다. 물론 원자로의 재료도 지구에서 다 가져가야 하니 그 작업이 만만치 않을 것이다. 두 번째로는 숨쉴 수 있는 공기가 없다는 것이다. 어차피 화성의 대기로는 호흡을 할 수도 없거니와 초미세먼지까지 가득 차 돌아다닌다. 지구 대기에는 20% 정도의 산소가 있는데 화성 대기는 96%가 이산화탄소이다. 산소는 0.15%밖에 되지 않아 인간은 물론 지구에서 가져간 어떠한 생물도 살 수 없는 환경이다. 초기에는 지구에서 가져간 산소와 질소로 외부 대기압보다 높은 기압을 가지고 있는 잘 밀폐된 구조물 속에 갇혀 지내야 할 것이다. 궁극적으로 효율적인 인공광합성 장치를 설치해 화성의 이산화탄소를 산소와 탄소로 바꾸는 것이 필요하겠지만, 1.9%밖에 되지 않는 질소를 추출해 지구의 대기와 비슷하게 산소와 섞는 것도 많은 에너지를 필요로 할 것이다. 세 번째로는 화성 지표면에서의 방사선 양은 지구의 50배 정도이다. 태양에서 계속 날아오는 입자들은 세포를 파괴할 수 있는 방사선이다. 태양에 더 가까운 지구는 지구자기장과 두꺼운 대기층 덕분에 생물체들이 보호받고 있다. 그런데 화성의 자기장은 훨씬 약하고 대기층도 얇아 태양에서 오는 모든 입자의 절반에 해당하는 엄청난 방사선이 표면에 도달한다. 화성 표면으로 나갈 일이 있으면 두꺼운 우주복이 필수적이다. 거주 시설도 외부 방사능에서 잘 보호돼 있어야 하고 외부의 기체가 유입되지 않도록 해야 한다. 어쩌면 창문이 없는 지하시설에 살아야 할지도 모른다.네 번째는 식량 문제이다. 식물을 재배해야 하는데 화성에는 다행히 극지에 얼음 형태로 물이 있다. 물을 전기분해해서 호흡에 필요한 산소를 만들고, 화성에서 수소차 운행에 필요한 연료를 만들 수 있을 것이다. 문제는 토양이다. 화성의 토양에는 로켓의 고체연료 산화제로 쓰이는 과염소산염이 많다. 이는 박테리아도 죽어버릴 정도로 독성이 강하다. 마지막으로 사실상 지하생활을 해야 하는 화성 거주가 가치 있는가 하는 점이다. 야외 활동은 거의 불가능하고 모든 것의 생산은 엄청난 비용이 발생한다. 지구와의 교통은 두 행성이 가까워졌을 때 2년에 한번 정도나 가능할 것이다. 이런 환경에서 발생하는 심리적, 의학적 문제 등의 해결도 중요하다. 화성에 인간의 정착을 도와줄 화성인이 있다면 화성이주가 성공할 수 있겠지만, 척박하기만 한 화성으로의 이주는 아직도 꿈과 의욕만 가지고는 이룰 수 없을 것 같다.

국내 연구진이 지구온난화와 미세먼지 주범으로 지목받는 오염물질들을 제거하는 동시에 고활용 유기화합물로 전환하는 기술을 개발해 주목받고 있다. 광주과학기술원(GIST) 지구·환경공학부 연구팀은 암모니아와 이산화탄소를 동시에 제거하거나 변환할 수 있는 전해전환 공정을 개발해 화학제품 원료나 전기발전의 에너지원으로 사용가능한 합성가스를 효율적으로 생산하는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘화학공학 저널’에 실렸다. 전해전환은 암모니아와 이산화탄소를 전기화학적으로 전환해 고부가가치 유기화합물로 생산하는 기술이며 이를 통해 만들어지는 합성가스는 일산화탄소와 수소를 주성분으로 하는 혼합기체로 다양한 화학제품의 원료이면서 전기발전 등 에너지원으로 활용가치가 높다. 이산화탄소의 전기화학적 전환은 상온, 고압 조건에서 대기 중 온실가스를 감축함과 고부가가치인 탄화수소계 화합물로 전환할 수 있어 각광받고 있다. 그렇지만 이산화탄소 전기화학적 전환에 필요한 구동 전압이 높아 전력 소모량이 과도하다는 단점이 있어 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 그렇지만 연구팀은 전력소모가 높은 물 전기분해 대신 소모전력이 상대적으로 낮은 암모니아의 전기화학적 산화반응을 이용해 유해 암모니아와 이산화탄소를 이용해 고부가가치의 물질로 전환하는 기술을 개발했다. 실제 이번 기술을 통해 암모니아-이산화탄소 동시 전해 공정으로 구동 전압을 최대 34.04% 줄였고 일산화탄소와 수소를 포함하는 합성가스 생산이 가능한 에너지 절약형 탄소 연료 생산공정을 새로 만들었다. 이번 연구를 이끈 이재영 GIST 교수는 “이번 연구는 기존 공정보다 친환경적인 탄소연료 생산공정과 다양한 분야에서 맞춤형 합성가스 생산 가능성을 제시했다는 점에 의미가 있다”라고 말했다.

투탕카멘의 무덤은 1922년 영국의 고고학자 하워드 카터가 발견했다. 무덤은 도굴이 되지 않았고, 이집트에서 도굴되지 않은 왕묘가 발견된 것은 그때가 처음이었기에 이 발굴은 즉각적으로 전 세계의 주목을 받았다. 이 발굴은 여전히 역사상 가장 중요한 고고학적 성과로 평가받는다. 2022년은 바로 이 고고학적 성과가 이루어진 지 정확하게 100년이 되는 해다. 그것을 기념하기 위해 세계 각지에서는 벌써 여러 행사가 열리고 있다. 한국도 예외가 아니어서 지난 6월 22일부터 서울 용산에 있는 전쟁기념관에서 ‘투탕카멘 무덤 발굴 100주년 기념 전시회’가 시작됐다. 전시는 내년 4월까지 계속된다. 투탕카멘 무덤에서 발굴된 유물들은 현재 모두 다 이집트가 소장하고 있다. 이 유물들은 해외 반출이 엄격하게 통제되고 있는 상태다. 특히 황금 마스크나 황금관 등 주요한 유물들은 이집트의 법률로 일시적인 해외 반출조차도 완전하게 금지하고 있다.이집트의 문화재 가운데 상당수가 과거 제국주의 시대 때 해외로 반출됐다는 사실을 감안하면 이집트인들이 투탕카멘 유물에 대해 엄격하게 구는 것은 당연하다. 더욱이 고고학 유물이 먼 거리를 이동하면 아무래도 손상될 가능성이 높아지는 만큼 이러한 관리는 정당하다고 할 수 있다. 그렇기 때문에 투탕카멘의 유물을 보려면 직접 이집트에 가는 수밖에 없다. 그러나 한국인들에게 이집트 여행은 그리 쉽게 할 수 있는 것은 아니다. 그런 측면에서 이번 전시는 이집트에 관심이 있는 모든 한국 시민들에게 아주 좋은 기회다. 이번 전시에서 만나게 되는 유물들은 모두 진품이 아니라 재현품들이다. 그러나 이 재현품들은 공신력이 높은 방식으로 만들어진 것들인 만큼 진품을 만났을 때와 크게 다르지 않은 경험을 할 수 있다. 더불어 이번 전시는 무덤의 발굴이 어떻게 이뤄졌는지를 관람객들이 체험할 수 있게 구성돼 있다. 관람객이 1922년 당시의 무덤을 발굴한 고고학자가 된 듯한 느낌을 받을 수 있는 아주 훌륭한 전시 구성이다. 전시실에서 가장 눈에 띄는 유물은 역시 투탕카멘의 황금 마스크다. 세계에서 가장 유명한 고고학 유물이라고 할 수 있는 이 마스크는 10㎏이 넘는 순금으로 만들어졌다. 그리고 라피스라줄리, 홍옥수, 터키석 등 준보석으로 파라오 얼굴의 각 부분이 정교하게 장식돼 있다. 별다른 배경 지식 없이 유물을 보더라도 감탄이 나올 수밖에 없을 만큼 완성도가 높은 훌륭한 유물이다. 물론 재현품은 황금으로 만들어지지 않았다. 이 재현품 마스크는 먼저 구리를 사용해 공인받은 장인이 수작업으로 틀을 만들고 그런 다음 전기분해 방식으로 금박을 입혀 완성됐다. 투탕카멘 무덤에서 발견된 유물들은 이 황금 마스크가 아니더라도 모두 다 주목할 만하다. 그중 ‘왕실 가보’로 분류되는 것들이 있다. 투탕카멘 본인 생전에 제작돼 사용되던 것들이 아니라 선대 파라오들로부터 전해져 내려오던 물건들이다. 그렇다 보니 물건들에는 투트모스 3세나 아멘호테프 2세, 아멘호테프 3세 등의 이름이 쓰여 있기도 하다. 이 ‘왕실 가보’들도 모두 다 재현이 돼 있다. 그런데 이 가운데 특별히 우리의 심금을 울리는 유물이 하나 있다. 바로 아멘호테프 3세의 부인이자 투탕카멘에게는 할머니인 티예 왕비의 머리카락 다발이다. 이 머리카락은 4중으로 이루어진 2개의 미니어처 목관과 2개의 금박관 안에 담겨 있었는데, 이를 통해 머리카락이 아주 소중하게 다뤄졌다는 사실을 알 수 있다. 투탕카멘은 어쩌면 어린 시절 할머니에게 받았던 사랑을 잊지 못해 할머니가 돌아가신 이후에도 계속 할머니의 머리카락을 소중하게 간직한 것일지도 모른다. 아버지인 아케나텐의 혁명적 개혁과 아케나텐 사후 이뤄진 급격한 전통 복고의 시대를 모두 다 경험한, 힘없는 파라오였을뿐더러 몸조차 아주 건강하지는 않았던 투탕카멘의 처지를 떠올려 보면 그의 할머니에 대한 진한 그리움이 당연하게 느껴지기도 한다. 이런 상상력을 통해 우리는 3300여년 전의 인물 투탕카멘에게 조금 더 가까이 다가갈 수 있다.

바닷물을 사용하는 양식장ㆍ수족관 등에서는 위생관리를 위해, 항만에서는 선박평형수 배출 과정에서 외래종 유입을 막기 위해 해수 처리장치가 필수적이다. 살균을 위한 기존 기술에는 전기분해, 오존 분사, 화학처리 등이 있지만 에너지 소비량, 환경 영향 등 단점이 있다. 대안으로 친환경적인 해수 살균법인 해수배터리 활용법이 등장했다. 해수배터리는 바닷물에 녹아 있는 나트륨 이온을 음극재, 물을 양극으로 이용해 전기를 생산·저장한다. 열 제어도 자체적으로 가능해 화재 위험이 없고 기존 배터리 절반 크기와 무게로 동일 용량을 제공할 수 있어 활용성이 크다. 전력 저장과 공급이라는 배터리 본연의 기능 외에 충·방전 과정에서 해수담수화는 물론 해수를 활용한 살균까지 가능해 고부가 가치 산업으로 확장 가능성이 크다. 최근 개발된 해수배터리 기반 살균 중화 시스템은 해수 200ℓ를 3시간 안에 살균·중화하고 잔류산화물(TRO) 농도를 0.5※ 이하로 만들어 배출할 수 있다. 해수의 살균, 중화 상태를 실시간 모니터링할 수 있어 효율적인 해수 관리도 가능하다. 양식장과 수족관 등 중규모 해수시설과 선박평형수 처리장치와 같은 대규모 해수 살균 수요가 있는 곳에서 활용될 것이다. 향후 배터리 출력을 높이고 소형화가 이뤄진다면 양식업과 해운·항만산업이 발달한 우리나라에서 친환경 해수배터리를 활용한 살균 기술 개발은 활용도가 높을 것으로 보인다.

많은 사람들이 기후위기야말로 인류가 온 힘을 다해 대처하지 않으면 가까운 장래에 인류 파멸을 가져올 문제라고 경종을 계속 울리고 있다. 문제 해결의 가장 핵심은 이산화탄소 배출을 줄이는 것이다. 우리 주위에서 가장 눈에 띄는 이산화탄소 배출원은 아마 자동차일 것이다. 그런 이유로 전기차, 수소차에 대한 많은 연구개발과 지원책이 나오고 있다.수소는 산소와 화학반응 후 물을 배출하기 때문에 청정 에너지란 이미지를 갖고 있다. 게다가 우주에서 가장 흔한 원소라는 이야기까지 더하면 미래 최상의 연료라고 부를 수 있을 것만 같다. 그러나 수소와 관련된 과학과 공학을 조금만 더 살펴보면 문제가 간단하지만은 않다. 수소는 밀도가 낮아 연료로 사용하기에는 부피를 크게 차지하기 때문에 매우 튼튼하고 두꺼운 용기에 압축하거나 저온 용기에 액체수소로 담아야 한다. 예를 들어 30ℓ 연료탱크에 휘발유는 22㎏을 담을 수 있지만 수소는 2㎏밖에 못 담는다. 액체수소는 휘발유보다 단위 무게당 효율이 3배 높지만 담긴 양이 11분의1이니 운행거리가 훨씬 떨어진다. 물론 최근 수소연료전지를 이용해 무거운 용기 문제와 효율성 문제를 해결하고 있기는 하다. 그렇지만 수소연료전지차도 기술적으로 해결해야 할 문제가 많다. 흔히 전기차의 단점으로 지적되고 있는 것이 오랜 충전시간이다. 몇십분씩 걸리는 전기차 대신 수소충전은 몇분에 불과하기 때문에 더 좋다는 인상을 준다. 그러나 충전소 설치 비용이 전기 충전소의 수십배가 들고 수소를 공급하는 과정도 훨씬 복잡하다. 수소충전기는 차량 하나를 충전한 뒤 다른 차량을 충전하기 위해서는 20~30분 동안 내부 압력을 높이는 과정이 필요하다. 만약 여러 대가 줄지어 기다리면서 충전하는 경우에는 각각의 차가 수소를 충전하는 데 25~35분이 걸리게 된다. 게다가 현재 나와 있는 수소연료전지 자동차들은 전기차에 비해 가속이 잘 안 된다. 즉 고성능의 자동차가 되기 어렵다는 것이다. 또 수소가 우주에 가장 많은 원소이기는 하지만 지구에서는 그렇지 않다. 수소는 채굴하듯이 얻을 수 없고 공장에서 생산해야 한다. 물에 들어 있는 수소를 전기분해해서 사용하는 것은 전기를 곧바로 사용하는 것보다 훨씬 비효율적이다. 청정 이미지와는 달리 수소 생산은 그리 청정하지 않다. 전기분해로 수소를 생산하는 것은 수지가 맞지 않기 때문에 메탄이 주성분인 천연가스와 수증기를 반응시켜 수소를 만든다. 이때 일산화탄소가 배출된다. 오히려 천연가스를 바로 연소시키는 자동차보다 한 번의 과정을 더 거쳐야 하고 수소를 운반, 보관하는 데도 노력을 쏟아야 한다고 생각하면 수소에너지를 과연 청정에너지라고 하는 것이 맞는지 생각해 봐야 한다. 일정한 노선을 왕복하는 버스나 대형 트럭 등에는 보다 빨리 응용될 수 있겠지만 승용차에 수소를 사용하려면 앞서 살펴본 바와 같이 아직 해결되지 않은 문제점들이 많다. 원자력 잠수함, 항공모함 등은 오래전부터 있어 왔지만, 원자력차는 시간여행을 하는 SF영화 외에는 본 적이 없는 것과 같은 이치가 아닐까. 만약 축산농가에서 발생하는 메탄을 수소로 전환하는 방법이 있다고 하면 아주 재미있고 놀라운 결과를 만들어 낼 수도 있을 것이다. 결국은 깨끗한 전기에너지를 저렴하고 안정적으로 안전하게 공급할 수 있는 방법이 최선일 것이다.

코로나19로 수요가 증가한 ‘전기분해형 살균기’를 사용할 때 적정량의 소금을 사용해야 안전하다는 연구 결과가 나왔다. 환경부와 한국환경산업기술원은 13일 전기분해형 살균기에서 생성하는 살균 물질의 용도 및 제형별 최대 허용 함량과 사용 시 주의 사항을 표기하는 내용의 안전·표시기준을 마련했다고 밝혔다. 전기분해형 살균기는 수돗물에 소금을 넣어 전기분해 방식으로 살균물질(유효염소)을 생성하는 제품이다. 환경산업기술원이 시중에 유통 중인 34개 제품의 안전성을 조사한 결과 다목적 염소계 살균용(분사형·비분사형)은 최대 허용 함량이 190, 물걸레 청소기용은 80, 변기 자동 살균용은 10 이하로 사용해야 인체 위해 가능성이 없는 것으로 분석됐다. 시중 유통 중인 제품 중 다목적 염소계 살균용 27개는 기준을 초과하지 않았으나 물걸레 청소기용 2개와 변기 자동 살균용 4개 제품이 기준을 초과해 개선 권고 등의 조치를 했다. 다만 기기가 아닌 사용 방법상 문제로 소금 등 전구체 사용을 줄이기 위한 스푼 교체 및 기준에 맞는 사용법과 주의사항을 다시 안내하도록 했다. 목적에 따라 유효염소의 허용 함량도 달리하는 것이 필요하다. 넓은 바닥 표면을 소독하는 물걸레 청소기는 살생물물질을 과다 흡입할 우려가 있어 기준 준수 제품을 사용하고 소독 후에는 살균제가 남지 않도록 닦아내야 한다. 밀폐된 공간에서는 호흡기와 피부 보호를 위해 마스크·장갑 등 보호구를 착용한 후 충분히 환기하도록 했다. 유효염소 함량이 낮더라도 자주, 많이 사용하면 안 된다. 환경부는 기준안에 대한 행정예고를 거쳐 상반기 중 최종 확정·고시할 예정이다. 세종 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

‘LG 퓨리케어 듀얼 정수기’는 주방 공간을 더 넓게 사용할 수 있는 빌트인(built-in) 디자인으로 설계됐다. 싱크대 아래쪽 수납장에 정수기 본체를 설치하고 물이 나오는 2개의 출수구를 외부에 노출하는 구조다. 이 제품에는 냉·온·정수가 나오는 출수구 외에 물을 전기분해해 만든 ‘클린 세척수’가 나오는 출수구가 있다. 클린 세척수는 식재료와 식기류 등을 세척하고 살균하는 데 사용하면 된다. 각각의 출수구는 180도 회전이 가능하다. 또한 제품에는 총 3단계 복합필터가 탑재됐다. 한국정수기공업협동조합은 이 복합필터가 물속의 수은, 납, 철 등 중금속 7종을 포함해 총 35종의 유해물질을 제거한다고 인증했다. UV(자외선) LED를 사용해 출수구 코크를 99.99% 살균하는 ‘UVnano 안심살균’ 기능도 갖췄다. 정수기가 1시간마다 알아서 살균해주는 장치다. LG전자는 사용자가 케어솔루션 서비스에 가입하면 1년에 한 번씩 정수기 내부에서 물이 흐르는 직수관을 무상으로 교체해준다. 또한 케어솔루션 매니저가 3개월마다 방문해 고온살균과 고압세척으로 제품을 살균·관리해준다. 김태곤 객원기자 kim@seoul.co.kr

엉덩이가 따끈해지는 계절이 돌아왔다. 직수(直水)가 항문(肛門)을 공격하는 것이 여간 싫은 사람도 따뜻한 변좌를 마다하진 않을 터. 겨울은 전통적으로 비데가 잘 팔리는 성수기다. 코로나19 ‘집콕’이 길어지면서 집 꾸미기 수요가 커지는 가운데 비데업계에도 치열한 경쟁 속에 큰 장이 열릴 것으로 보인다.●‘조랑말’에 걸터앉아 쓱싹 인간은 언제부터 비데를 썼을까. 비데(bidet)는 프랑스어로 조랑말을 뜻한다. 걸터앉는 곳이라는 의미다. 단어만 보면 프랑스에서 처음 시작됐을 것 같지만 설은 분분하다. 중세 유럽에서 시작됐다는 말도 있고 18세기 이탈리아가 시초라는 주장도 있다. 따뜻한 물을 받아 용변을 본 뒤 뒤처리를 하는 대야에서 처음 시작됐고 이후 수도배관 시설이 발전하면서 지금과 같이 물을 쬐는 형식이 된 것으로 이해하면 된다. 이탈리아에선 1975년 화장실 비데 설치를 의무화한 것으로 전해진다. 요즘 비데의 필수 기능 중 하나가 바로 ‘건조’인데 이는 일본의 욕실 업체 ‘토토’에서 1980년대 ‘휴지 없는 화장실’을 표방하며 탑재한 것이라고 한다. 여기에 온좌, 살균 등 다양한 기능이 추가돼 현재에 이른다. 8일 업계에 따르면 올해는 비데 시장 규모가 전년보다 4% 증가한 165만대 정도로 예상된다. 코로나19 확산에다가 수돗물 이물질 이슈 등이 영향을 끼쳤다는 분석이다. 본격적인 비데 성수기인 겨울이 도래하면서 성장세가 커질 것으로 보인다. 실제로 비데는 통상 4분기 판매량이 급증한다. 업계에서는 약 30%까지도 늘어나는 것으로 집계하고 있다. 세정 기능 외에도 따뜻한 변좌와 온수 등 안락함을 찾는 고객들이 늘어나기 때문이다. 국내 주요 비데업체는 6곳 정도다. 정수기 시장처럼 가전업체와 렌털업체가 각기 장점을 내세워 경쟁하고 있다. 렌털업계 강자 코웨이(약 28%)와 비데 전문 가전업체 콜러노비타(약 21%)가 시장의 약 절반을 차지하며 양강구도를 형성한다. 나머지는 대림바스, SK매직, 웰스, 청호나이스 등이 점유율 5~8%씩을 차지하는 모양새다.●업계 선두주자들의 비법은 똑같은 비데로는 경쟁이 어렵다. 업계 1위 코웨이는 강점으로 관리를 내세운다. 코웨이 비데를 구매하면 직원이 2개월에 한 번씩 필터 등 부품을 교체해 주고 전문적인 세척을 해 주는 등 케어 서비스가 뒤따른다. 깨끗하고 체계적으로 관리할 수 있다는 뜻이다. ‘아이 웨이브’(i-wave) 시스템도 자랑이라고 한다. 사용자의 몸 상태에 따라서 수압, 공기, 세정범위 등을 조절할 수 있다. 수압만 조절할 수 있는 게 대부분인데 한 차원 나아간 기술이란 설명이다. 대표 제품이 ‘스타일케어 리모트 비데’다.콜러노비타의 제품은 건강에 초점을 맞췄다. 대표 제품 ‘헬스케어 비데’는 체지방, 근육, 수분 등 9가지 체성분을 검사할 수 있는 기능을 갖췄다. 비데에서 간단히 측정한 뒤 ‘마이 노비타’라는 앱에서 자세한 정보를 확인할 수 있다. 근육량 등 체성분 목표까지 정할 수 있다고 하니 매일 변기를 이용하면서 건강관리도 겸할 수 있는 셈이다. 최근에는 일체형 양변기 ‘에어’를 출시했다. 일체형인 만큼 깔끔한 디자인을 자랑한다. 화이트와 로즈골드 두 가지 색상이 있다. 레드닷 디자인 어워드 등 세계적으로 권위 있는 디자인상을 받았다.●“영원히 후발주자일 순 없다” 후발주자들도 치고 올라온다. 최근 공격적인 마케팅을 펼치고 있는 곳은 웰스다. 지난 1일 신제품 ‘BM750’, ‘BM551’ 등 4종을 출시하며 겨울 비데 성수기 경쟁에 뛰어들었다. 제품 개발 단계에서 약 600명의 사용자들의 패턴을 연구하는 등 공을 들였다고 한다. BM750은 여러 기능 가운데서도 살균을 특화한 제품이란 설명이다. 비데를 열 번 이용할 때마다, 또는 사용자가 살균버튼을 누를 때 물이 지나가는 탱크, 노즐, 유로, 도기까지 전기분해 살균수가 자동 세척한다. 또 다른 제품인 BM551은 플라스마 이온으로 도기 내 공간을 살균하는 시스템도 갖췄다. 물줄기를 공기에 흡입해 회전시켜 부드러운 세정감을 주는 ‘회오리 버블 세정’이 가능한 웰스의 ‘듀얼에어’ 기술도 공통 적용됐다. 렌털업체답게 3개월마다 직원이 방문해 비데를 관리해 주는 장점도 살렸다. 대림바스의 대표 제품 두 가지의 특징을 요약하면 ‘미니멀리즘’이다. 우선 ‘DST6000’은 국내 제품 가운데 가장 얇은 비데다. 화장실 공간 활용을 극대화할 수 있다. ‘스마트렛 8000’에는 ‘순간온수’ 방식이 사용됐는데, 온수의 온도는 바뀌지 않으면서 대기 중 히터의 전력 소모가 되지 않는다고 한다. 전기 사용을 절약할 수 있다는 뜻이다. 인체 감지 센서를 통해 손을 사용하지 않고 뚜껑이 열리고 세정과 물내림이 가능해 위생에도 탁월하다. 비데 애호가들이 비데에 중독되는 이유는 뭘까. 요즘 비데들이 갖추고 있는 ‘쾌변’ 기능일 것이다. 항문으로 향하는 간결하면서도 거침없는 직선. 잔변감, 변비 등 대변과 관련된 만악(萬惡)이 해결된다고 해도 과언이 아니다. 청호나이스의 ‘쾌변비데 B350’은 이런 기능을 강조했다. ‘내추럴 에어버블’ 기술은 물줄기에 공기를 혼합해 물방울을 만들어 낸다. 부드러운 세정감을 주는 게 특징. 여기에 수압조절이 가능한 쾌변 기능은 부드러움과 동시에 강력함도 맛볼 수 있어 쉽게 비데 중독에서 헤어나올 수 없다.SK매직의 ‘도기 버블 비데’는 오염이 잘되는 노즐, 도기를 지속적으로 살균할 수 있는 기능을 강화했다는 설명이다. 친환경 설계로 일반 비데보다 물 사용량을 25% 줄인 데다 대기전력도 1w 미만으로 유지할 수 있다고 말한다. 비데업계가 국내에도 활성화한 것은 욕실 위생 개념이 자리잡기 시작한 2000년대 이후의 일이다. 다만 요즘은 잠잠하다. 올해 초 비데 보급률은 40% 선에 머물렀는데 5년 전과 크게 다르지 않은 수준이라고 한다. 업계 관계자는 “큰 기대를 하지 않고 있었는데 최근 코로나19가 예상보다 길어지면서 내심 이번 겨울에 폭발적인 매출 등이 이뤄질 것으로 보인다”고 말했다. 오경진 기자 oh3@seoul.co.kr

거리에 전기차가 늘어나면서 수소차에 대한 관심도 늘고 있다. 수소차는 수소와 산소가 결합할 때 발생하는 전기로 모터를 구동하는 일종의 전기자동차이다. 전기차보다 충전이 훨씬 빠르고, 매연 대신 물만 배출해서 미세먼지 문제로부터도 자유롭다. 이런 장점에도 수소차가 일반화되기 위해서는 아직 넘어야 할 기술적 장벽이 많이 남아 있다. 물을 전기분해해 수소를 생산하는 것은 여전히 비싸고 수소를 저장, 운송하는 과정에서 손실도 크다. 많은 나라에서 내연기관 자동차의 퇴출을 예고했고, 전기차는 배터리의 무게 때문에 모든 차량을 대체하기에 한계가 있다. 수소차가 여전히 매력적인 대안인 이유이다. 그런데 수소는 자연에 존재하는 원소 중 가장 작다. 연구하려 해도 웬만한 도구로는 관찰하기도 어렵다. 원자, 분자를 관찰할 때 많이 사용하는 방사광 엑스선도 수소와는 궁합이 맞지 않는다. 엑스선은 전자와 반응하므로 전자 숫자가 많아야 관측이 쉬운데, 수소에는 전자가 하나밖에 없기 때문이다. 이 상황을 구원하는 것이 중성자이다. 중성자는 전자의 숫자와 무관하게 원자핵 종류에 따라 보이는 정도가 다르다. 특히 수소는 다른 원소보다 크게 보인다. 덕분에 수소차의 엔진인 수소연료전지가 작동하는 과정을 촬영하는 것부터 수소 탱크에 사용하는 물질에 이르기까지 다양한 연구개발에서 중성자를 사용하고 있다. 이쯤 되면 중성자를 수소경제의 첨병이라고 부를 만하다. 박승일 한국원자력연구원 융복합양자과학연구소장

국내 연구진이 물에 햇볕만 쪼여주는 것만으로 친환경 에너지인 ‘수소’를 손쉽게 만들 수 있는 기술을 개발해 화제가 되고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 신소재공학부 연구팀은 유기화합물을 이용해 만든 유기반도체 기반의 고효율, 고안정성 광전극을 개발했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 기존에 수소를 얻기 위해서는 물에 전기를 가해 수소를 얻는 전기분해 방식이 많이 쓰였지만 최근에는 광전극을 물에 넣고 햇볕만 쪼여주면 물이 분해되면서 수소를 얻는 방식에 대해 관심이 높아지고 있다. 광전극은 태양광 에너지를 흡수해 전하 입자를 만드는 반도체 물질이다. 광전극이 만든 전하 입자는 전극 표면에서 물과 반응해 수소와 산소를 만드는 원리이다. 보통 이 같은 반응은 물 속에서 일어나기 때문에 티타늄이나 철 같은 금속산화물을 기반으로 한 무기반도체 광전극을 주로 사용했지만 유기 반도체 물질에 비해 수소 생산 효율은 낮다. 유기반도체 광전극은 물 안에서는 금새 손상되기 때문에 오래 사용이 어렵다는 단점이 있었다.연구팀은 액체금속과 니켈포일, 니켈포일 위에서 성장시킨 촉매로 구성된 모듈시스템을 이용해 물 속에서도 안정적이고 오래가는 유기 반도체 광전극을 만들었다. 이번에 개발된 유기화합물 기반 광전극은 기존 무기 반도체 광전극보다 수소생산효율이 2배 이상인 것으로 확인됐고 물 속에서도 수분침투를 완벽하게 차단하는 것으로 관찰됐다. 장지욱 에너지 및 화학공학부 교수는 “이번에 개발한 유기반도체 기반 광전극은 대면적으로 생산이 가능하고 효율도 높기 때문에 추가적인 성능 향상도 손쉬울 것으로 기대되고 있으며 태양광 수소생산 상용화에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

덴마크의 전해조(물을 전기분해해 수소를 만드는 장치) 업체 ‘그린 하이드로젠 시스템’의 최고경영자(CEO) 닐스 안 바덴은 요즘 고민이 크다. 나라에서 가장 큰 생산 공장을 운영하는데도 주문이 폭증해 공급을 맞출 수 없어서다. 그는 “5~6년 전만 해도 덴마크에는 수소에너지 시장 자체가 없었다. 그런데 지난해부터 정부가 보조금을 쏟아부어 수요가 폭발했다”고 설명했다. 도널드 트럼프 미국 행정부가 기후변화를 등한시하고 전통 화석연료 산업을 고수하는 사이 유럽연합(EU)과 중국이 경제적 잠재가치가 무한한 수소 시장을 선점하고자 불꽃 튀는 경쟁을 벌이고 있다고 블룸버그통신이 1일(현지시간) 보도했다. 매체에 따르면 전 세계 수소 에너지 시장은 2050년까지 7000억 달러(약 800조원) 규모로 커질 것으로 전망된다. 리서치 업체 리스테드 에너지는 “현재 각국 정부가 수소 경제 주도권을 쥐고자 자국 업체에 보조금을 대폭 늘리고 있다. 국가의 명운이 걸린 사안이기에 업계에서는 이를 ‘수소 전쟁’으로 부른다”고 전했다. 가장 적극적인 곳은 EU다. 올해 7월 수소전략을 발표하고 2050년까지 탄소 중립을 달성하고자 수소 에너지를 집중 육성하겠다고 선언했다. 이를 위해 수소 인프라에 4700억 유로(약 600조원)를 투자할 계획이다. 수소경제를 앞당기고자 늦어도 2040년까지 내연기관 자동차를 퇴출시킨다는 계획도 세웠다. 그간 EU는 내연기관 자동차의 온실가스 배출을 단계적으로 줄이는 데 초점을 맞춰 왔다. 기후변화 대응을 명분 삼아 자신들이 비교 우위에 있는 자동차 산업 경쟁력을 지키려는 속내도 담겨 있었다. 그러나 테슬라로 대표되는 전기차가 ‘게임 체인저’로 떠올라 상황이 돌변했다. 내연기관 지키기에 몰두하다가 전기차가 너무 빠르게 퍼져 대응할 시간을 놓친 탓이다. EU의 수소 ‘올인’ 전략은 테슬라발 위기를 반면교사 삼아 수소차 등 차세대 친환경 산업에 먼저 뛰어들겠다는 취지다. 중국에서도 지난 9월 시진핑 국가주석이 “2060년까지 탄소 중립국이 되겠다”고 밝혀 세계를 놀라게 했다. 중국은 내몽골 사막 지대에 대규모 풍력·태양광 발전단지를 짓고 있다. 여기서 만든 전기로 물을 전기분해해 수소를 얻기 위해서다. 중국도 숨은 의도가 있다. 미국의 압박이 극단으로 치달아 서구세계와 완전히 단절되는 상황이 와도 독자적으로 생존하기 위해서다. 수소는 석유·천연가스와 달리 ‘국내에서 직접 만들어 쓰는 에너지’다. 중국 입장에서 수소는 자신들의 발전 전략을 뒷받침하는 데 안성맞춤이라고 볼 수 있다. 베이징 류지영 특파원 superryu@seoul.co.kr

LG전자가 10월 한 달간 LG 퓨리케어 정수기 2020년도 9관왕 달성을 기념해 정수기 케어솔루션 요금 감면 및 할인, 모바일 상품권 제공 등 다양한 혜택을 제공하는 특별전을 실시한다.먼저, LG 퓨리케어 정수기 행사 모델 케어솔루션 신규 가입 시 제품 모델에 따라 케어솔루션 요금을 최소 1개월부터 최대 6개월까지 감면해 준다. 더불어, 행사 모델 일시불 구매 고객에게는 모델에 따라 모바일 상품권을 증정한다. 케어솔루션 요금 연선납 중복 적용은 불가능하며, 자세한 내용은 구매처에서 확인할 수 있다. 장기 계약 고객을 위한 혜택도 있다. 행사 모델의 케어솔루션 신규 가입 시 4년, 5년 차 월 요금을 감면해 주는 행사로 자세한 내용은 매장을 통해 확인할 수 있다. 임직원 및 납품 타입은 이번 행사 대상에서 제외되며, 행사 기간 내 주문 결제 완료 및 11월 10일까지 설치 완료 고객에 대해서만 혜택이 제공된다. LG 퓨리케어 정수기는 2020년 한해 동안에만 브랜드·환경·디자인 등 다양한 분야에서 수상을 거머쥐며 9관왕을 달성했다. 먼저, 소비자가 선정에 직접 참여하는 시상 중 ▲2020 NCSI 국가고객만족도 정수기 부문 2년 연속 1위 ▲2020 올해의 브랜드 대상 정수기 부문 ▲BBKI(우리 아이를 위한 베스트브랜드) 정수기 부문 8년 연속 1위 ▲2020 NSA 국가서비스대상 정수기 렌털 부문 4개 상을 수상했다. 또한 에너지 효율이 높은 제품에 수여하는 ▲올해의 에너지 위너상 수상과 함께 환경친화적인 제품에 수여하는 ▲2020 대한민국 올해의 녹색상품에 선정되기도 했다. 이외에도 스테디셀러 제품인 ‘LG 퓨리케어 상하좌우 정수기’는 ▲IDEA 2020 본상 ▲IF 디자인 어워드 2020 본상 ▲레드닷 디자인 어워드 2020 본상 등 세계 3개 디자인상을 석권하며 총 9관왕 달성의 영예를 안았다. LG전자 정수기사업담당 정순기 담당은 “LG 퓨리케어 정수기가 9관왕이라는 쾌거를 이룰 수 있도록 아낌없는 사랑을 보내주신 고객들의 성원에 보답하고자 이번 특별전을 기획하게 됐다”라며, “이번 특별전을 통해 올해 출시된 신제품 ‘LG 퓨리케어 듀얼 정수기’를 비롯한 LG 퓨리케어 정수기의 다양한 라인업을 보다 합리적인 가격에 만나보실 수 있길 바란다”라고 전했다. 한편, LG전자에서 지난 9월 출시한 LG 퓨리케어 듀얼 정수기는 본체는 하부장에 수납, 출수구만 외부로 노출되는 빌트인 디자인으로 공간 활용도를 대폭 높인 제품이다. 180도 회전이 가능한 상단의 ‘듀얼 스윙 출수구’에서는 각각 조리수 및 음용수로 사용되는 냉수·온수·정수와 식자재는 물론 다양한 생활용품을 살균·세척할 수 있는 전기분해 살균수인 ‘클린세척수’ 가 각각 출수되어 가정용 정수기의 쓰임새를 한층 폭넓게 확장했다는 평가를 받고 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

국내 연구진이 친환경 청정에너지로 활용할 수 있는 수소를 빠르고 높은 효율로 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 카이스트 신소재공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단 공동연구팀은 수소를 더 효과적으로 생산해 낼 수 있는 성냥개비 탑 모양의 촉매기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 수소 에너지 사용이 활성화되기 위해서는 저렴하게 수소를 생산할 수 있어야 한다. 순도 높은 수소 생산을 위해서 태양전지나 잉여 전기에너지를 이용해 물을 전기 분해 하는 고분자 전해질막 수전해 기술이 가장 주목받고 있다. 문제는 물 분해로 수소를 만들어 내기 위해서는 고가의 이리듐(Ir) 촉매를 사용해야 한다는 점이다. 이에 연구팀은 비싼 이리듐 사용을 줄이고 효율을 높이기 위한 촉매 개발에 나섰다. 연구팀은 3차원 프린팅과 비슷한 원리인 ‘초미세 전사프린팅 적층 기술’을 활용해 성냥개비 탑 모양의 3차원 이리듐 촉매 구조를 인쇄 방식으로 제작하는 기술을 개발했다. 기존에 사용되는 이리듐 나노입자 촉매는 무작위 형태와 배열을 갖고 있지만 이번에 개발한 3차원 촉매는 규칙적 구조를 갖고 있고 촉매 표면에 만들어진 기체 거품이 효과적으로 빠져나올 수 있다는 장점이 있다. 또 성냥개비 탑 형상의 3차원 촉매를 사용하면 훨씬 적은 양의 이리듐을 사용하고도 전기분해 효율을 높일 수 있다는 점이 확인됐다. 실제로 기존과 똑같은 양의 이리듐 촉매에서보다 20배 이상 효율이 높은 것으로 나타났다. 정연식 카이스트 교수는 “이번 연구결과는 귀금속 촉매 비용을 절감하고도 성능을 높일 수 있어 상업적으로도 활용할 수 있게 해줄 것”이라며 “이번에 개발한 3차원 적층 프린팅 방식의 촉매 기술을 활용하면 이산화탄소 전환, 배기가스 감축 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2000년대 초반에 ‘디지털 유목민’이란 단어가 유행했지만 당시에는 그다지 실감나지 않았다. 유목민으로 살기에는 무선 인터넷 속도가 너무 느렸기 때문이다. 그로부터 20여년이 지난 지금 디지털 유목민은 특별할 것 없는 단어가 됐다. 5G와 와이파이 덕분에 누구나 이동 중 ‘접속’이 자유로워졌기 때문이다. 오히려 지금 디지털 유목민의 발목을 잡는 것은 전지다. 전지 기술은 계속 발전하지만 디지털 기기의 전기 사용량이 더 빨리 늘어나기 때문이다. 그래서 웬만한 사람들은 충전용 전지를 늘 가지고 다닌다. 그렇지 못한 사람들은 콘센트 주변을 맴돌 수밖에 없다. 돌아 보면 전지는 처음부터 과학연구와 산업에서 중요했다. 대표적인 것은 1800년대 초에 등장한 볼타 전지였다. 볼타 전지는 구리판, 아연판, 소금물에 적신 천을 차례로 쌓고 그 양 끝에 전선을 연결한 형태였다. 과학자들은 볼타 전지를 사용해 물을 전기분해하고 나트륨, 칼륨, 칼슘 등의 원소를 분리할 수 있었다. 볼타 전지 이후에는 1836년에 나온 다니엘 전지가 널리 사용됐다. 다니엘 전지는 아연판을 황산아연 용액에, 구리판을 황산구리 용액에 담근 다음 아연판과 구리판을 전극으로 연결하고 두 용액이 아연이온과 황산이온을 교환할 수 있도록 ‘염다리’(salt bridge)를 추가한 구조였다. 볼타 전지보다 출력이 크고 안정적이었기 때문에 다니엘 전지는 산업용으로 적합했다. 특히 1837년에 개발된 전신기에 널리 쓰였다. 전기통신은 ‘19세기의 인터넷’이라고 할 정도로 이전과 차원이 다른 통신을 가능하게 만들었다.그러나 전기발전 산업이 정착된 뒤 산업용 전기는 전력망을 통해 공급됐고 전지는 이동 중 전기 사용이 필요할 때 주로 사용됐다. AAA, AA 규격의 건전지를 사람들이 일상에서 가장 많이 사용했던 때는 개인용 전자기기가 나온 뒤였다. 중장년 독자들은 휴대용 카세트 플레이어나 삐삐라고 불렸던 무선호출기 등에 쓸 건전지를 다발로 샀던 기억이 있을 것이다. 건전지 사용이 다시 늘어나자 일회용 건전지 대신 충전해서 계속 쓸 수 있는 충전 전지, 즉 2차 전지에 대한 수요가 커졌다. 2차 전지의 원조는 1859년에 납과 황산납을 황산에 담가 전류를 생성하는 납축전지다. 그로부터 20여년이 지난 1881년에 처음으로 대량생산 가능한 납축전지가 개발됐는데, 이 전지는 용량이 큰 대신 무겁기 때문에 자동차 등에 주로 사용됐다. 개인용 기기에 쓰는 건전지를 대체할 2차 전지로 니켈카드뮴 전지와 리튬이온 전지가 개발됐다. 니켈카드뮴 전지가 먼저 개발됐으나 1970년대에 개발된 리튬이온 전지와 리튬이온 폴리머 전지에 그 자리를 내주었다. 이후 리튬이온 전지의 성능은 계속 높아졌고 개인용 기기 사용 증가와 함께 시장이 커졌다. 그러나 스마트폰을 새것으로 바꾸는 이유 중 전지 성능이 큰 몫을 차지할 정도로 성능 개선에 대한 요구가 높다. 또한 새로 나타나 빠르게 성장 중인 전기자동차 시장은 2차 전지의 새로운, 그리고 가장 큰 수요처가 될 전망이다. 국내 기업들이 선전하고 있는 경쟁력 있고 전망 좋은 분야이기도 하다. 대중들, 특히 미래 과학기술자들인 어린이, 청소년이 2차 전지에 더 많은 관심을 가져 주었으면 좋겠다.