수소차 개발의 선제조건

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