수소(Hydrogen) - 태양은 혼자서 초당 6억톤의 수소를 소비하며 이를 5억 9,600만톤의 헬륨으로 전환시킨다. 나머지 400톤의 수소는 어디로 가는 것일까? 이들은 아인슈타인의 유명한 공식인 E=mc2에 따라 에너지로 전환된다. 초당 3.5파운드가 줄어들면서 방출되는 에너지는 동이 틀 무렵 서서히 번지는 밝은 빛을 만들어 낸다. 수소는 가장 흔하면서도 가장 가벼운 원소다. 수소는 물리학자들이 가장 사랑하는 원소인데 그 이유는 하나의 양성자와 하나의 전자를 가지고 있어 양자법칙에 정확하게 들어맞기 때문이다. (p15) <세상의 모든 원소 118> 中 


 어느 자동차 회사의 광고처럼 우주의 75%를 차지하고 있다는 수소. 이러한 수소에 대해 <수소 혁명 The Hydrogen Economy>(2002)에서 제러미 리프킨(Jeremy Rifkin, 1945 ~ )은 석유로 대표되는 탄소에너지 대신 수소 에너지가 새로운 시대의 에너지원으로 전망하고 있다.  

 

 수소는 우주에서 발견할 수 있는 원소 가운데 가장 가볍고 가장 보편적이다. 수소를 에너지로 이용할 경우 '영구 연료'라고 표현해도 무방하다. 수소에는 탄소(C) 원자가 들어 있지 않기 때문에 이산화탄소(CO2)도 방출되지 않는다. 수소는 물, 화석, 살아 있는 생명체 등 지구 어디에나 존재한다.(p17) <수소 혁명> 中


  저자가 말하는 탄소 에너지의 문제, 특히 석유 문제는 어디에서 비롯되는가. 그것은 석유의 생산지가 특정지역으로 한정되어 있다는 지정학적 문제와 이산화탄소 배출로 인해 환경오염이 더 가속화된다는 환경에 대한 문제 의식 - 이제는 상식(常識)이 되어버린 - 에서 논의는 시작된다.


  석유 문제가 불거질 경우 특히 대표적인 두 사태를 예상할 수 있다. 첫째, 세계 석유 생산량이 최고조에 이르게 될 시기를 둘러싸고 전문가들조차 갈팡질팡하고 있지만 일단 최고조에 이르면 남은 미개발 매장지 거의 모두는 중동의 이슬람 국가들 영토일 것이다. 그 결과 현재의 세계 세력 판도에 변화가 생길 수 있다.(p12)... 둘째, 세계가 미처 대비하지 못한 가운데 석유와 천연가스 생산량이 절정에 이른다면 각국 정부는 물론 에너지 업계도 석탄, 중유, 타르샌드 등 더러운 화석 연료로 눈을 돌릴 것이다. 더러운 화석 연료를 사용한다는 것은 이산화탄소 배출량이 늘고 지구 온도도 예상보다 높아지며 지구 생물권에 더 파괴적인 영향을 미치게 된다는 뜻이다.(p13) <수소 혁명> 中


 리프킨은 이러한 탄소 에너지의 사용이 현재 자본주의 사회의 대규모(大規模) 집중화(集中化)를 가속화시켰다고 논리를 펴나간다. 저자에 따르면 화석연료가 가져오는 부작용은 다음과 같다. 특정지역에 대량으로 매장되어 있는 자원의 채굴을 위해서 대자본(大資本)이 필요하고, 그 결과 오늘날의 권위주의적 대기업이 출현하게 되었다는 것이기에 결국 오늘날 현대 문명의 치료를 위해서는 사용 에너지의 전환이 요구된다는 내용으로 요약될 수 있다. 


 화석 연료 시대의 특징으로 상의하달식 조직 체계를 들 수 있다. 상의하달식 조직 체계는 에너지를 관리하고 이용하기가 쉽지 않기 때문에 야기된 결과이다. 석탄, 석유, 천연가스 처리 비용에 엄청난 투자 자본이 필요했다. 그 결과 거대한 에너지 업체들이 탄생하기에 이르렀다... 화석 연료는 상거래 활동의 속도를 높이기도 했다. 상거래의 높아진 비중과 빨라진 흐름을 관리하다 보니 고도로 중앙 집중화한 권위주의적 영리기업 형성이 훨씬 강화되기에 이르렀다.(p14) <수소 혁명> 中 


 그렇다면, 이러한 석유 에너지 시대를 마무리하고, 수소 경제를 활성화하기 위해서는 어떻게 해야 하는가. 리프킨은 이를 위해 공공기관과 비영리 단체의 협업을 강조하여 다수에게 에너지 주권이 이양되는 것을 <수소 혁명>을 통해 주장하고 있다. 


 수소가 '만인의 에너지'로 등장하느냐 못하느냐는 초기 개발 단계에서 수소를 어떻게 이용하느냐에 달려 있다. 수소 에너지 공유가 실현되기 위해서는 공공 기관과 비영리 단체, 그중에서 특히 수억의 인구에게 에너지를 공급하고 있는 공공 소유 비영리 전력업체들과 세계적으로 7억 5000명 이상의 회원을 거느린 수천 개 비영리 협동 조합이 새로운 에너지 혁명의 초기 단계부터 뛰어들어 모든 나라에 '분산전원 협회'(DGA)가 설립되도록 도와 줘야 한다.(p19) <수소 혁명> 中 


 <수소혁명>이 쓰여진 2002년으로부터 약 15년의 시간이 흐른 지금 수소 경제에 대한 관심이 선진국 특히 일본을 중심으로 증가되고 있다. 이러한 부분은 리프킨의 예견대로 진행되고 있다고 볼 수 있을 것이다. 그리고, 현실에서 수소에너지가 가장 많이 이야기 되고 있는 부분은 현재 수소 전기차 부문이다.


[기사] 수소 에너지 사회를 앞당기는 일본(한국경제) : 출처 http://news.hankyung.com/article/2017123127081


 우리 나라의 현대 자동차에서도 개발중인 수소전기차는 수소의 여러 장점에도 불구하고 개선사항이 많다. 단적으로, 물에서 전기분해를 하여 수소와 산소를 만들어 내고 이를 통해 에너지를 얻는다고 했을 때 전기는 무엇으로 생산할 것인가라는 문제를 자연스럽게 떠올리게 된다. 그런데, 만일 전기 에너지를 화력 또는 원자력에서 얻는다면 '수소 에너지= 친환경 에너지'라는 구호는 헛된 외침이 될 수밖에 없게 된다. 이러한 이유로 '수소 혁명' 이전에 '태양광 발전'이 전제되어야 할 것이며, 자연스럽게 <제3차 산업혁명>(2012)과 내용적으로 연계된다.


[사진] 수소연료전지차(출처 : 현대자동차 브랜드 홈페이지)


 내연기관 자동차의 대안은 전기자동차(BEV)와 수소전기자동차(FCEV)가 될 수밖에 없다. 치열하게 대립하던 전기차와 수소전기차의 논쟁은 미국 테슬라의 출현으로 전기차 쪽으로 기울었다... 수소 전기차는 여러 단점이 있다. 수소 전기차 자체는 친환경적이지만 수소 추출부터 운송, 보관, 사용 등 모든 과정에서 환경 부하가 크다. 수소는 물을 전기분해하거나 천연가스를 개질해 추출한다. 천연가스에서 추출하는 방식은 추출 과정에서 이산화탄소가 발생하고, 물을 전기분해하려면 전기가 필요하다.(p75) <이코노미 인사이트> 3월호 中


  수소 경제의 바탕은 이미 마련되고 있다. 앞으로 수년 안에 컴퓨터, 통신 혁명이 수소 에너지 혁명과 융합되면서 21, 22세기의 인간 관계를 근본적으로 바꿔 놓을 강력한 혼합물이 탄생할 것이다. 어디서든 구할 수 있는 수소는 적절히 이용만 하면 고갈되지 않는다. 어디서든 구할 수 있는 수소는 적절히 이용만 하면 고갈되지 않는다. 따라서 모든 인류가 '강한 힘'을 얻게 되면서 수소는 사상 초유의 진정한 민주 에너지로 등장할 전망이다.(p17) <수소 혁명> 中


 또한, 리프킨은 인터넷으로 대표되는 IT혁명이 에너지 혁명과 결합되면서, 그가 주장하는 에너지 민주화가 이루어질 수 있음을 <수소 혁명>을 통해서 강조하지만 현실은 그렇지 못하다. 개인정보를 바탕으로 새롭게 나타난 IT 공룡은 다른 분야에서 집중화를 진행시키고 있는 실정이다.  


 워싱턴 전가와 여러 경제학자는 IT 대기업의 영향력이 너무 커졌다는 데 의견이 일치한다. 아마존은 미국 전자책 시장의 75% 넘는 지분을 갖고 있다. 페이스북은 자회사 인스타그램, 와츠앱과 함께 소셜네트워크서비스(SNS), 메신저 시장을 지배한다. 구글은 검색어 사업을 거의 홀로 하고 있다. 전통적 의미에서 독점이다.(p25) <이코노미 인사이트> 3월호 中


 비록, 15여년 전에 <수소 혁명>에서 그렸던 미래가 지금 우리가 처한 현실과는 다른 것이 사실이지만, 이를 통해서 우리가 가고 있는 길이 어떤 길인지 다시 생각해 볼 수 있도록 해준다는 점에서 의미있는 통찰을 제시한 책이라 여겨진다. 진정한 수소 혁명의 출현은 리프킨에 따르면, '분산형 태양광 발전'으로부터 출발한다...


PS1. <수소혁명>은 최초 20페이지에 거의 모든 내용이 담겨 있는 책이다. 시간이 없는 분들이 이 책을 읽고자 하신다면, 앞 부분만 읽어도 거의 전체 내용을 파악할 수 있으리라 생각된다. 


PS2. 물리학자들이 수소를 얼마나 사랑하는지 알고 싶다면, <파인만의 물리학 강의 Lectures on Physics  volume 1> 19장을 참조하면 좋을 것이다. 파인만(Richard Phillips Feynman , 1918 ~ 1988)은 수소를 통해 화학 원소들의 주기성을 설명하고 있다. 흥미있는 분들은 피곤하지만 잠이 안 올때 읽으시면 좋을 듯하다... 

 

 양자역학 역사에 있어서 가장 극적이었던 순간은 몇몇 간단한 원자들이 나타내는 스펙트럼 및 화학 원소의 표에서 나타나는 주기성을 상세하게 이해하게 되었을 때였다. 이번 장에서 드디어 이 귀중한 발견에 이르게 되었는데, 특히 수소 원자의 스펙트럼을 이해하는 것이 주 목표이다. 동시에 화학 원소들의 신비로운 성질들을 말로 풀어 설명할 것이다. (p19-1) <파인만의 물리학 강의 volume 1> 中



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2018-03-28 14:14   URL
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2018-03-28 15:08   URL
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마립간 2018-03-28 14:39   좋아요 1 | 댓글달기 | URL
친구와 A.I.에 대해 이야기하던 중, 제가 이런 이야기를 했습니다.

A.I.의 출현은 정보의 축적이고, 이는 negentropy의 상승이며, 거시적으로 볼 때, 지구의 에너지가 이를 감당할 수 있을까. 오히려 지구의 약한 부분을 더 망가뜨리는 것이 아닐까?

겨울호랑이 2018-03-28 15:19   좋아요 0 | URL
A.I의 출현이 negentropy의 상승이라는 마립간님의 말씀에 동감합니다. 우리의 제도, 과학 기술의 발전 등이 크게 봤을 때 네겐트로피의 증대에 기여하겠지요... 그리고, 결국 또다른 빅뱅과 같은 다른 특이점에 이르는 것은 아닐까도 생각해 봅니다. 아마도 우리가 할 수 있는 길은 그 속도를 얼마만큼 늦출 수 있는가의 문제라 여겨집니다...

2018-03-28 17:15   URL
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2018-03-28 20:26   URL
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2018-03-28 21:48   URL
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2018-03-28 22:06   URL
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