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[청소년] 그린뉴딜4편. 그린모빌리티: 전기차와 수소차
작성자최고관리자 등록일2021-08-13 조회수3,846
오랜 기간 화석연료는 교통수단의 주 연료로 사용되었습니다. 특히, 석유는 낮은 온도에서 연소가 잘 되는 성질을 이용하여 수송 및 운송수단의 엔진을 움직이는데 유용하게 사용되었지만, 연소 반응 후 배출하는 다량의 이산화탄소는 기후변화를 가속화 시키는 원인이 되었습니다.
그린뉴딜이 꿈꾸는 미래사회에서는 이러한 교통수단에서의 문제점을 해결하고 탄소중립사회로의 전환을 제시합니다.
▶드림센터와 함께 하는 그린뉴딜 마지막 퀘스트! “이동수단을 그린하게 만들기”입니다.
Section1. 그린모빌리티
석유 등을 연료로 하는 내연기관차는 연료에 불이 붙었을 때 나타나는 발열 반응을 이용해 높은 온도와 압력을 가진 기체를 생성합니다. 높은 온도와 압력 즉, 에너지가 큰 기체는 엔진의 피스톤을 움직여 차가 움직이도록 합니다. 그렇다면 화석연료를 대신할 그린모빌리티는 석유와 같은 엔진 작동 방법이 아닌, 다른 에너지원을 이용해 차를 움직여야 하는 과제가 생겼습니다. 그린모빌리티에서 차를 움직이게 할 새로운 에너지는 무엇인지 함께 알아 봅시다.
Section2. 전기로 가는 차
화석연료를 수송 및 운송 수단의 연료로 사용하는 대신 전기를 이용하여도 엔진을 작동시킬 수 있습니다. 이미 전기차 시장이 활발한 오늘날 전기로 차가 가동되는 것은 확인할 필요가 없는 사실이지요. 또한, RC카와 같은 장난감 모형차를 생각해보면 건전지 혹은 축전지를 이용하여 공원을 가로지르는 동력을 만들어 내고 있음을 볼 수 있습니다. 하지만, 전기를 공급하는 방식에 있어서 다시 화석연료를 사용한다면 탄소중립사회로의 전환에 큰 장애물이 될 수 있습니다. 전기, 어떻게 구해야 할까요?
그린뉴딜 온라인클래스룸 Topic2에서 다루었던 그린에너지: 저탄소ㆍ분산형 에너지 공급 방식, 잘 기억하고 있나요? 그린모빌리티가 진정한 ‘그린’ 모빌리티가 되려면 에너지 공급 방식에 있어서 그린에너지여야 함을 분명하게 말할 수 있습니다. 그린모빌리티에서 주목하고 있는 에너지 수소! EBS 지식채널에서 들려주는 수소 이야기를 들어 봅시다.
그린에너지의 화신이라고도 불리는 수소(Hydrogen)는 우주의 75%, 태양의 90%를 이루고 있습니다. 거대한 태양의 90%를 이루고 있다니 엄청난 양이 상상이 안 되는 것도 모자라, 아주 적은 양의 산소를 공급해주면 폭발하는 엄청난 힘을 가지고 있습니다(산화반응). 화석연료의 폭발력을 뛰어 넘는 힘이지요. 하지만, 이렇게 엄청난 에너지원이 우주 천지에 널려 있는데, 화석연료보다 수소를 먼저 사용하지 못 한 이유는 무엇일까요?
Section3. 수소를 잡아라!
주기율표의 가장 첫 번째 화학 원소인 수소는 지구상에서 화학적 결합 상태로 존재합니다. 수소원자의 결합체인 수소 기체는 공기보다 가벼워 대기 밖으로 날아가 버리죠.
수소를 얻는 방법은 오히려 물이나 탄화수소와 같은 화학결합으로 이루어진 물질을 화학적 변화를 통해 얻어내야 합니다. 현 시점에서 세계 대부분의 수소는 천연가스를 이용해 수증기 변성(Steam reforming)이라는 공정을 통해 만들어 냅니다. 하지만 수증기 변성을 통해 수소를 생성하는 방법은 화석연료의 사용을 줄이는데 기여하지 못 합니다(Crabtree, etc.,(2004). The hydrogen economy).
▶그렇다면 어떤 방법을 통해 수소를 얻어야 화석연료를 사용하지 않고, 온실가스를 배출하지 않을 수 있을까요?
◈첨부된 워크북을 다운받고 물을 전기 분해하였을 때 나타나는 화학적 반응을 표현해 봅시다.
지구 위의 거의 모든 곳에서 발견되는 물은 수소 원자 두 개와 하나의 산소 원자가 공유결합 형태의 물질입니다. 물 분자는 매우 안정적인 상태여서 평상시에는 수소와 산소로 쉽게 분리되지 않지만, 강한 에너지를 가해주면 분리가 가능합니다.
물에 전기에너지를 가해주었을 때도 물 분자가 수소와 산소로 분리되는 것을 살펴 볼 수 있는데, 드림센터 1층 전시물을 통해서 이 화학반응을 확인해 볼 수 있습니다.
Section4. 수소연료를 이용하는 차
기존의 내연기관 차는 엔진의 피스톤을 움직이기 위해 화석 연료를 가열했을 때 나타나는 폭발력을 이용한다고 했었는데요, 그렇다면 수소를 연료로 이용하는 차도 수소의 폭발력을 이용하는 것일까요? 정답은 NO!입니다. 영상을 통해 수소를 연료로 사용하는 차의 원리를 알아 봅시다.
수소를 연료로 사용하는 수소차는 ‘수소연료전지’를 장착하고 있습니다. 이 연료전지는 수소원자에서 전자를 떼어내 차의 모터를 가동하는데 사용합니다. 오늘날 수소연료전지를 이용한 모빌리티 시장에서 한국이 중요한 위치를 차지하고 있다고 평가받는 만큼, 한국의 기술력은 아주 높고 또 활발히 연구 중 입니다.
탄소 배출이 없는 수소는 탄소중립사회로의 전환에 큰 역할을 할 것으로 많은 기대를 받고 있습니다. 하지만 순수한 수소를 공정해 내고, 저장 및 이동하여 필요한 곳에 공급하는 일은 여전히 큰 과제로 남아있습니다. 아주 가벼운 기체 수소를 저장하고 운반하는 일, 여러분의 아이디어가 미래 산업의 핵심 기술이 될 수 있다니, 귀가 솔깃하지 않나요?
탄소중립사회를 만들기 위한 전지구적 협력, 그리고 그린뉴딜에서 제시하는 다양한 방법들, 깨끗한 공정을 통해 공급하고, 잘 저장하여 필요한 곳에 효율적으로 사용해야 하는 '에너지'는 탄소중립사회를 넘어 지속 가능한 미래사회의 필수 고려 조건입니다.
◈워크북을 다운받고, 그린뉴딜 이야기를 살펴보고 난 후 떠오른 키워드를 자유롭게 적어봅시다. 키워드와 ‘나’ (예: 내가 좋아하는 것, 내가 잘 할 수 있는 것, 내가 하고싶은 것 등)를 연결하고 10년 뒤 나와 우리 사회의 모습을 적어 봅시다.
지금 그리고 10년, 15년, 20년 등 뒤 우리의 모습은
곧, ‘어떤 방법으로 에너지를 공급하고 저장하고 사용하는지’와 닮아 있지 않을까요?
이것으로 그린뉴딜 이야기를 마치겠습니다:)
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