[문과생을 위한 3분 수소] 수소, 왜 수소인가?

수소는 우주 질량의 75%를 차지하고, 우주 원자 개수의 90%를 차지한다. 우주에서 가장 풍부한 원소이다. 즉, 무한하다는 뜻이다.  

---

그런데, 우주에 무한하게 많이 존재하다고 해서, 사용하기 쉬운 것은 아니다. 인간이 수소를 사용하기엔 몇 가지 문제가 있다.       

 

첫 번째,우주에는 많지만, 정작 지구에는 거의 없다. 너무 가벼워서, 지구의 중력이 수소를 잡아 두지 못하고, 전부 우주로 뛰쳐나갔기 때문이다.

우주에 수소는 무한하지만, 지구에서는 적다

두번째, 그나마 지구 상에 존재하는 수소는 대부분 물 분자, 석유, 가스 등 화합물 형태로 존재한다. 즉, 수소만 따로 존재하는 경우는 드물고, 항상 어딘가 붙어서 존재한다.

물(H2O)처럼 수소(H)는 어딘가에 붙어서 존재한다

---

그런데 ‘어딘가에 붙어있는 형태의 수소 원자’(물, 가스, 석유 등)는 수소 에너지로 사용할 수 없다. 수소 에너지에 필요한 것은 독립적인 형태로 존재하는 분자 상태의 수소다. 물(H2O)에 있는 수소원자(H)와 수소분자(H2)는 성격이 달라서, 물에 있는 수소 원자는 수소 에너지로 사용할 수 없다.

수소분자(H2)처럼 수소 두개만 독립적으로 존재해야 한다

(1)우주에 풍부하게 존재하는 수소를 지구로 끌어서 쓰던가, (2)공기 중에 수소분자가 풍부하거나, (3) 화합물에화합물에 원자 형태로 붙어 있는 수소를 그대로 쓸 수 있었으면 인류는 좀 더 빠르게 수소를 연료로 활용했을 수도 있을지 모르겠다.

 

그러나, 수소분자는 공기중에 거의 존재하지 않고, 화합물에 붙어있는 수소는 에너지원으로 쓸 수도 없다. 그래서, 지구상에 존재하는 물질 여기저기에 붙어 있는 수소를 떼어내야 하는데, 이 과정을 ‘수소를 생산한다’고 한다.

 

땅 속 깊숙이 묻힌 석탄, 석유를 채굴해야 하는 것처럼, 지구상 물질 중 어딘가 붙어있는 수소를 뽑아내야 한다.

 

---

이렇게 수소를 친환경적인 방법으로 추출해 낼 수만 있다면, 탄소를 배출하지 않는 에너지원을 무한대로 사용할 수 있다. 이게 수소를 사용해야 하는 가장 큰 이유다. 물론, 태양, 풍력 등 재생 에너지의 단점을 보완해서 완전한 ‘탄소제로’ 사회를 만들기 위해, 그리고 전기차의 단점을 보완하기 위해 등 수소가 필요하다.

 

우선, 수소를 어떻게 생산하는지 알아보자.