[전문가 칼럼] 수소에너지와 안전
[전문가 칼럼] 수소에너지와 안전
  • 박진남 경일대학교 교수
  • 승인 2018.09.17 10:56
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박진남 교수
박진남 교수

[한국에너지신문] 많은 사람이 수소에 대해서 부정적인 이미지를 가지고 있다. 주로 수소 폭발이나 수소 폭탄과 관련된 생각들이다. 결론을 먼저 이야기하면 수소는 폭발이 잘 일어나지 않으며, 더욱이 수소 폭탄을 손쉽게 만드는 것은 거의 불가능하다. 

수소는 가장 가벼운 원소이며, 우주에 풍부하게 존재한다. 수소는 높은 에너지를 가지고 있다. 산소를 만나면 연소해 에너지를 방출하면서 물이 되는데, 지구상에는 대부분 안정한 상태인 물로 존재하고 있다.

수소와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 연소 없이 물을 만들면서 전기를 발생시키는 것이 연료전지인데, 이는 수소에너지의 활용에 매우 중요한 역할을 한다.

공기 중에서의 수소의 연소 농도 범위는 4~75%이다. 이보다 낮은 농도에서는 연료인 수소가 부족해서, 이보다 높은 농도에서는 산소가 부족해 연소가 진행되지 못한다.

수소는 불이 잘 붙는 성질을 가지고 있지만 매우 가벼운 물질이어서 공중으로 잘 퍼져 나가는 성질을 가진다. 즉, 수소를 저장하는 곳을 잘 환기만 잘 시킨다면 수소로 인해 화재가 발생할 위험성은 매우 낮다. 

수소충전소는 수소를 저장하거나 이용하는 건물 내에 다수의 수소 감지기를 설치하여 안전을 확보하고 있다.

수소전기차의 경우에는 연료전지 주변과 수소탱크 주변에 수소 누출을 감지하는 감지기를 장착하고 있으며, 만약에 차량에 화재의 위험성이 감지되면 수소탱크 내의 수소를 순간적으로 하늘로 날려 보내게 설계되어 있어 차량의 화재 위험성은 매우 낮다.

수소 폭탄은 일반 수소로는 만들 수 없으며, 수소의 동위원소인 중수소와 삼중수소가 반드시 필요하다. 중수소와 삼중수소가 반응하면 핵융합 반응에 의해 헬륨과 중성자가 생성되면서 질량이 감소하게 된다.

이 감소된 질량은 아인슈타인의 질량-에너지 등가 법칙인 E=mc2의 공식에 따라 막대한 에너지로 방출되게 된다.

이러한 핵융합 반응은 일반 조건에서는 일어나지 않으며, 원자폭탄 정도의 고열이 공급되어야만 중수소와 삼중수소의 반응이 일어날 수 있다. 즉, 인위적으로 수소폭탄을 만드는 것은 매우 어려운 일이며, 걱정할 필요가 전혀 없다.

결론적으로 수소의 위험성은 지금 우리 주변에서 널리 사용되고 있는 도시가스 정도라고 생각하면 무방할 것이다. 단 수소는 무색, 무취, 무미의 특성을 띠므로 누출을 감지하기 위한 수소 감지기는 충분한 보급이 필요하다.  

일본의 도쿄나 요코하마 등을 가보면 도심지에 일반 주유소처럼 수소충전소가 설치되어 있는 것을 볼 수 있으며, 이는 국내에서는 보기 힘든 풍경이다. 국내에서는 수소충전소 건설 시에 여러 가지 안전조치를 취하므로 법규상 문제가 없지만 인근 주민의 반대로 인해 주택가나 상가에 위치하기 어렵다. 

이는 수소충전소 보급에 큰 걸림돌로 작용하고 있어 정부나 관련 기관의 적극적인 대국민 홍보가 필요할 것이다.
 


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