요소는 우리 실생활 깊숙이 들어와 있는 물질이지만, 한편으로는 너무 일상적이기에 잘 알려져 있지 않은 물질이기도 하다.
요소는 탱크로리나 택배 트럭 등 경유 화물차의 배출 가스 저감 장치에 필수적인 물질이다. 석유화학, 철강, 시멘트 등 주요 산업에서도 질소 산화물을 줄이기 위해 요소를 많이 사용하며, 농사 지을때도 비료로 많이 쓰인다.
요소의 대부분은 중국에서 수입하기에, 중국의 정책 변화나 경제 상황 변동에 따라 국내에 요소수 부족으로 인한 요소 대란이 발생한다. 이번에 중국이 요소 수출을 다시 금지하면서 요소수 대란 발생이 다시 우려되고 있다.
요소수가 무엇이고 중국은 왜 요소수 수출을 금지하는지, 요소수 대란의 대비 방법은 어떤 것이 있는지 알아보고자 한다.
1. 요소수 정의
尿素水 / Urea solution 요소의 수용액, 흔히 애드블루(AdBlue®)라는 상표명으로 유명하며 다른 명칭으로는 'DEF(Diesel Exhaust Fluid)', 'Urea'[3]라고 부르기도 한다. 67.5%의 정제수와 32.5%의 요소(CO(NH2)2)로 구성되어 있다. 이 비율은 AUS 32라는 명칭으로 표준화되어 있으며 국제표준화기구 ISO 22241로 등록되어 있다.
요소는 경유 차량에서 내뿜는 대기오염물질 진소산화물을 물과 질소로 환원시키는 역할을 한다. 보통 물에 녹여서 사용하기 때문에 요소수라는 표현을 많이 사용한다.
디젤 엔진에서 배출되는 유독가스인 질소화합물을 요소수와 산소를 주입하여 분해해 질소와 이산화탄소, 물로 배출하는 화학반응식은 기본적으로 다음과 같다.
4NO + 2CO(NH2)2 + O2 → 4N2 + 2CO2 + 4H2O 2NO2 + 2CO(NH2)2 + O2 → 3N2 + 2CO2 + 4H2O
2. 요소수 역할
통상적으로는 경유를 사용하는 디젤 내연기관의 배기 가스 후처리 장치인 선택적 촉매환원(SCR) 장치의 작동에 필요한 질소산화물(NOx) 환원제를 가리키는데, SCR 장치는 화석연료가 연소할 때 발생하는 질소산화물을 촉매를 이용해 질소와 수증기로 분해하는 역할을 한다.
따라서 요소수는 본래 차량의 구동 자체에 관여하는 것은 아니지만, 대기오염 문제에 따른 가스 배출 제한 때문에 유럽 연합의 유럽 배출가스 기준에 준하는 환경규제를 시행 중인 국가들에서는 요소수가 떨어지면 기름이 떨어진 것과 같은 일이 일어난다.
요소수를 넣기 전까지는 시동을 다시 걸 수 없으며, 시동이 그대로 꺼져버리는 경우도 있다. 따라서 디젤차 운전자한테는 제2의 연료처럼 취급되고 있다.
요소수가 없어도 운행할 수 있도록 개조한 경우도 있으나, 이는 불법 개조 및 배기가스 배출 법규 위반이다. 2022년 기준 국내에서 판매하는 디젤 차량은 질소산화물 저감장치(SCR)를 의무적으로 부착하게 되어있다. 이 장치는 질소산화물을 인체에 무해한 질소 가스와 이산화탄소로 바꾸는 역할을 한다. 여기에 반드시 필요한 것이 요소수다. SCR이 장착된 디젤 차량은 요소수가 떨어지면 시동이 걸리지 않고, 운행 중 요소수가 고갈되면 운행이 정지될 수도 있다. 따라서 요소수 공급난이 심화되면 디젤 차량이 주를 이루는 화물차들의 대거 운행 중단 가능성이 커진다. 국내 디젤 화물차 중 SCR을 장착한 차량의 비중은 60% 정도다. 전국에서 운행 중인 디젤 화물차가 330만대 정도인 만큼 약 200만대의 화물차가 요소수 없이는 움직일 수 없다는 계산이 나온다.
3. 요소수 수출 금지 이유
이번에 중국의 요소수 수출 금지의 원인은 인도 때문이라고 한다.
최근에 급성장 중인 인도가 중국에서 수출하는 요소 물량을 싹쓸이 했고, 이에 따라 중국 내 요소 수급이 불안정하고 가격이 많이 올랐다고 한다.
따라서 중국 자국 내에서 쓸 요소도 부족하여 수출을 막은 것이기에, 이번 요소수 수출 통제는 장기적으로 이어질 가능성이 있다.
4. 요소수 대란 발생 원인
2021년, 2023년 요소수 대란이 발생한 바 있다. 둘 다 같은 이유인데, 중국의 수출 통제가 그 원인이었다.
요소수는 중국 내의 석탄에서부터 주로 생산되기에 2021년, 2023년 모두 에는 중국 내 석탄의 부족으로 요소수 생산 감소가 그 원인었으며, 검증되지 않았지만 중국이 무역 갈등의 무기로 사용한다는 이야기도 있다.
한국이 요소수 대란 시 발생하는 피해가 큰 편인데, 그 원인은 다음과 같다.
- 높아진 SCR 장착 경유(디젤) 차량의 비중
- 요소수의 중요성과 그 인식의 부재
- 원자재의 국내 생산 중단(경제성이 나오지 않음)
- 매우 높은 대중국 수입 의존율 및 다원화 되지 않은 요소 수입처
5. 요소수 대란에 따른 피해와 예상 전망
- 요소수 부족에 따른 피해는 다음과 같다.
- 비료 생산 부족 - 식량가격과 소비자물가 상승
- 산업용 요소수 부족 - 디젤발전기 구동 부족으로 인한 공장 셧다운
- 선박 운행 불가, 경유차량 요소수 부족 - 차량 운행이 어려워짐으로 인해 물류 유통 및 건설 기계 운용이 어려우며, 버스와 기타 특수 차량들의 운행이 불가능
이번에도 부족한 것은 차량용 요소수이다.
농업용 요소는 농협의 계열 화학 회사에서 국내 공급을 절반 가까이 책임지고 있으며 중국 의존도는 20% 안팎이라 문제가 되지 않는다.
현재 우리나라의 요소수 비축 물량은 약 3개월치가 있다고 해서 과거 2021년보다는 상황이 양호한 편이지만, 문제가 장기화 된다면 물류 대란을 비롯한 여러가지 문제가 발생할 수 있다.
6. 요소수 부족 해법
요소수 자체는 만들기가 어렵지 않고 판매하는 곳도 많다. 그래서 단기 수급의 문제일 뿐 장기적인 수급 문제는 잘 없는 편이다.
현재는 중국의 요소수 가격이 너무 싸서 시장 경제의 논리로 인해 수급의 불균형이 생긴 상태인데, 아래와 같은 대처로 이 문제를 해결할 수 있다.
- 1. 요소 및 암모니아 생산 설비의 국산화
- 2. 해외 다른 나라에서 요소수의 수입
- 3. 국내 타 분야(산업용, 군용 등)의 요소를 전환하는 방안 도출
- 4. SCR 탑재 차량의 개조 or 친환경 차량으로의 교체
- 5. 요소 대체 물질 개발
현재 정부에서는 중국 요소수 가격과 타 국가의 요소수 가격의 차이만큼을 보조금으로 지원을 하여 수급을 늘리자는 의견도 나오고 있다고 한다.
2년 전 요소수 대란이 있었지만 시장 경제의 논리에 의해 국내의 요소수 중국 수입량은 아직도 90%가 넘는 수준이다.
자주 발생하는 문제이니 만큼, 중장기적으로 근본 원인을 해결하기 위한 대책이 필요할 것이다.
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