요소수의 가치와 이해

이번시간에는 요소수가 무엇이고 어떤 용도로 사용하는지를 좀 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다. 먼저 2021년도 있었던 중국의 요소수 수출통제에 따른 요소수 대란으로 인해 우리는 경제적인 타격을 입은 기억이 있습니다.

2023.09.15 - [정보마당] - 2023년 요소수 주유소 찾기

주로 농업용, 산업용, 경유(디젤) 차량용으로 쓰이는 요소는 경제성 때문에 2010년대 초부터 중국 내의 석탄으로부터 주로 생산되어 왔는데 갑자기 2021년 중국 내 석탄이 부족해지자, 중국 정부가 석탄과 더불어 요소 등 석탄으로부터 만들어지는 물질의 생산과 수출을 통제했고 이에 세계적으로 요소 부족 현상이 발생했고 특히 요소 수입량의 97%를 중국에 의존하던 대한민국에서 일시적으로 요소 및 요소수의 품귀 현상이 발생했던 사건이며 최근 다시 이슈화가 되고 있습니다.

요소수

1: 요소수란 무엇인가?

요소수(Elemental)는 자연계에서 기본적인 원자로 구성된 원소들을 의미합니다. 주로 금속, 비금속, 중금속 등으로 분류되며, 주기율표에 따라 배치되어 있습니다. 일반적으로 알려진 요소는 총 118개이며, 각각 고유한 물리적 및 화학적 특성을 가지고 있습니다.

주요한 몇 가지 요소들은 다음과 같습니다:

• 수산화물(알칼리 금속): 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K) 등
• 염화물(알칼리 토금속): 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 바륨(Ba) 등
• 산화물(전이 금속): 철(Fe), 구리(Cu), 아연(Zn) 등
• 희토류 원자(Elemental Rare Earths): 란타넘(La), 네오디뮴(Nd), 유로퓸(Eu) 등

요소들은 공학, 재료과학, 의학 및 화장품 산업에서 널리 사용됩니다. 이러한 이유로 인해 많은 사람들이 관심을 갖고 있으며, 다양한 분야에서 그 활용도가 폭넓게 증가하고 있습니다.

2: 요소수의 다양한 활용 방법

1. 금속 제조 및 가공:
   • 철과 구리 같은 금속은 건축, 자동차 제조 및 전자 제품에 널리 사용됩니다.
   • 알루미늄은 경량성과 내식성으로 인해 항공 우주 산업에서 중요하게 사용됩니다.
   • 티타늄은 그것의 강도와 저중량으로 인해 항공기 및 의료 장비에 사용됩니다.
2. 에너지 생산:
   • 태양광 패널과 연료전지는 실버(Ag)나 동(Cu) 같은 전도성 있는 소재를 포함하여 다양한 금속을 사용합니다.
   • 반도체 산업에서는 실리콘이나 각종 반도체 소재를 포함하여 여러 종류의 원자재를 필요로 합니다.
3. 의약품 및 생명 공학:
   • 예를 들어 나노입자 형태로 변환된 금(Au)나 철(Fe) 같은 금속이 약물 전달 시스템이나 진단 기초 장치에 사용됩니다.
   • 생명 공학 분야에서는 DNA 시퀀싱을 위해 유효 한 극 초 저온 저장장치등에 언급된 몇몇 개방형인 기초원부터 찾아볼 수 있다.

3: 요소수의 가치

요소수(수소 연료전지)는 다양한 가치와 활용의 폭을 갖고 있습니다. 주요한 가치와 활용은 다음과 같습니다:

1. 친환경적인 대체 에너지원: 요소수는 수소와 산소의 화학반응을 통해 전기 에너지를 생성하는데, 이 과정에서 배출되는 유일한 부산물은 물입니다. 따라서, 요소수 차량은 대기 오염물질(NOx, 입자 등)의 배출이 거의 없으며, 탄화물 배출도 매우 낮습니다. 이로 인해 도심 및 공기 질 개선에 기여하고 지구 온난화 문제에 대한 해결책으로 각광받고 있습니다.
2. 높은 효율성과 성능: 요소수 차량은 전기 모터를 사용하여 동력을 발생시키므로 가속력이 우수하며 조용하게 운전할 수 있습니다. 또한, 수소 연료전지 시스템의 효율성이 높아서 주행 거리가 길고 충전 시간이 비교적 짧다는 장점이 있습니다.
3. 에너지 저장 및 그리드 보완: 요소수는 에너지 저장 장치로서도 활용될 수 있습니다. 재생 가능 에너지원(태양광, 풍력 등)에서 생산된 초과 전기 에너지를 이용하여 수소로 변환하고 저장함으로써 필요한 시점에 다시 전기로 변환하여 사용할 수 있습니다. 이러한 방식으로 요소수는 전력 그리드의 안정성을 향상하고 재생 가능 에너지 관리에 기여할 수 있습니다.
4. 산업 분야에서의 응용: 요소수는 산업 부문에서도 다양하게 활용될 수 있습니다.
   • 청정 가스 공급: 반도체 제조 및 기타 산업 프로세스에서 청정 가스 공급원으로 사용됩니다.
   • 열 소스: 금속 가공, 유리 제조 등 일부 산업 분야에서 열 소스로 활용됩니다.
   • 원격 발전 및 보급: 어려운 지형이나 원격 지역에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있으며, 비상 상황에서 신속하게 전력을 보급하는 용도로도 응용될 수 있습니다.
5. 정부 정책 및 연구 개발: 많은 국가들이 친환경 운송 분야와 신재생 에너지 분야의 발전을 위해 요소 대란 문제 해결책으로서 요소수 기술 개발과 보급을 지원하고 있으며, 연구 개발 분야에서는 높은 효율성과 저탄소 배출 특성을 갖춘 새로운 요소 기술 및 시스템의 개발이 진행되고 있는 것으로 알려져 있다.

위와 같이 다양한 가치와 활용 영역 때문에 경제적인 창출 가능성과 함께 세계적인 관심과 연구가 집중되어 있는 것입니다. 그러나 현재까지 인프라 구축 등 몇몇 한계점들 때문에 상대적으로 넓은 범위까진 확장되지 못하고 있습니다. 하지만 그럼에도 불구하고 친환경 자동차 혹은 친환경 원격 발전 등등 의미 있다 할 만큼 넓어져가면서 사회 문제들을 해결할 수 있는 하나의 방안으로 떠오르고 있습니다.