수소경제의 과학(사회평론 지식 총서 SPIKE)

탄소문명, 더 이상은 안 된다… 인류 역사의 미래는 어떻게 될까?

온 세계가 기후위기로 소란하다. 산업혁명 이래 200여 년 동안 배출한 이산화탄소량보다 1990년 이래 30년 동안 배출한 이산화탄소량이 훨씬 많다. 탄소문명의 짙은 그림자는 기후위기로 되돌아왔다. 인류가 이산화탄소 배출을 줄이고 탄소문명을 전환할 방법을 찾지 못하면 세계는 위기에 놓일 수밖에 없다. 인류는 탄소문명과 이별하고 새로운 에너지 경제구조로 전환해야 한다. 지속가능한 수소경제는 유력한 대안이다. 세계가 '수소'로 뜨거운 이유다. 탄소중립, 그린 수소, 수소전기차, 수소연료전지, 수소충전소, 수소전기차 보조금 등의 단어들은 더 이상 낯설지 않다.
세계 각국은 수소경제 구축 경쟁에 앞다퉈 나서고 있다. 경제정보 서비스기업인 블룸버그는 2020년 보고서에서 30년 뒤인 2050년 세계 에너지 총수요의 24%가 수소로 충당될 것으로 추정했다. 미국은 2030년까지 수소 자급률 100%를 달성하는 계획을 수립했으며, 유럽도 2030년께면 수소경제에 돌입할 것으로 전망된다.
우리나라도 다르지 않다. 윤석열 정부는 지난해 출범 당시 수소경제 성장 로드맵을 제시했다. 지난해 11월 한덕수 국무총리 주재로 개최된 수소경제위원회에서는 "수전해(물을 전기분해해 수소와 산소를 생산하는 기술), 액화수소 운송선, 충전소, 연료전지, 수소 터빈 등 7대 전략 분야를 지원해 2030년까지 수소전문기업 600개를 육성할 것"이라고 밝혔다. 올 상반기에는 세계 최초로 수소발전 입찰 시장을 개설할 예정이다.

두 과학자가 전하는 1번 원소 수소와 미래 수소경제 이야기

왜 그 많은 원소 가운데 하필 '수소'일까? 화학자 김희준과 물리학자 이현규, 두 사람이 『수소경제의 과학 - 다가올 수소경제, 우리가 꼭 알아야 할 과학 이야기』에서 그 해답을 풀어놓았다.
수소는 138억 년 전 빅뱅 이후 최초로 만들어진 원소이자 우주 질량의 4분의 3을 차지하는 가장 풍부한 원소다. 존재하는 모든 것의 근원인 셈이다. 저자들은 탄소가 기후변화를 일으킬 수밖에 없는 태생적 운명과 수소가 인류의 에너지 문제를 해결할 구원자가 될 것이라는 전망을 과학적 원리를 통해 설명하고 있다. 고 김희준 서울대학교 화학부 명예교수는 재밌고 쉬운 일상의 언어로 과학을 전달하는 한국 대중과학교육의 선구자로, 수소경제의 과학적 근간을 쉽게 풀이한다. 이현규 한양대학교 물리학과 명예교수는 수소의 탄생 과정과 수소가 수소 시대의 주에너지원으로 활용될 수 있는 물리화학적 이유를 설명한다.
『수소경제의 과학』이 단순한 과학 교과서에 머물지 않는 것은 두 석학이 △우리는 왜 지금 수소경제에 대해 논의해야 하는지 △탄소를 대체할 새로운 에너지원으로 왜 하필 수소가 떠오른 것인지 △수소는 어떻게 우주에서 가장 풍부한 원소가 되었는지 △수소와 탄소의 에너지 함유량이 어떻게 결정되며 이는 수소경제에 어떤 의미가 있는지 △수소 이용 방식 특히 운송 수단에서의 수소 활용 현황은 어떠하며 누가 그 발전을 이끌어왔는지 등 과학기술적 분석과 사회경제적 통찰을 아울러 담아냈기 때문이다.

1장. 왜 지금, 수소인가
오래된 미래, 수소경제
이산화탄소 배출의 역사
이산화탄소는 지구 온난화의 주범일까
이산화탄소는 어떻게 지구 온난화를 일으키는가
이산화탄소 감축을 위한 노력

2장. 수소는 어디에서 왔나
우주 탄생의 비밀, 빅뱅
인플레이션 이론
빅뱅 이후 '1초'
빅뱅의 강력한 증거
우주적 신토불이

3장. 반응열을 통해 본 수소의 경제성
공유는 즐겁다
수소, 산소, 이산화탄소의 발견
수소와 탄소의 반응열 비교

4장. 수소 시대의 운송 수단
전기차
수소전기차

김희준 전 서울대학교 자연과학대학 화학부 명예교수
서울대학교 화학과를 졸업하고 미국 시카고대학교에서 물리화학을 전공하여 이학박사 학위를 받았다. 서울대학교 자연과학대학 화학부 교수와 명예교수, 광주과학기술원 석좌교수로 재직하였다. 고등학교 통합과학 교과서 대표저자로, 재미있고 이해하기 쉬운 일상의 언어로 과학을 전달하는 한국 대중과학교육의 선구자이다. 서울대학교에서 과학을 전공하지 않은 학생들을 대상으로 한 '자연과학의 세계'는 '대학 100대 명강의'에 선정되었다.
지은 책으로는 『김희준 교수와 함께하는 자연과학의 세계』1~2, 『철학적 질문 과학적 대답』, 『빅뱅 우주론의 세 기둥』, 『과학으로 수학보기 수학으로 과학보기』(공저) 등 다수가 있다. 2022년 8월, 『수소경제의 과학』 원고를 마지막으로 영면에 들었다.