[궁금한 화학] 요소수가 뭐길래?

요소수가 요즘 난리다. 요소수 부족으로 국내 산업계는 요소 확보를 위해 동분서주한다는 소식과 함께 정부는 요소수 문제 해결을 위한 비상 대응에 나섰다.

정부는 올해 말까지 한시적으로 차량용 요소수를 주유소에서만 판매하며, 승용차 10리터, 화물차 30리터로 제한한다는 내용을 담은 '긴급수급조정조치'를 제정하고 11일부터 시행한다고 밝혔다.

산업통상자원부는 "일본 수출규제 이후 구축한 기존 공급망 분석과 대응체계가 요소 등 생활과 직결된 범용제품에 대한 고려가 부족했다는 점을 확인했다며, 철저한 공급망 관리체계를 구축하겠다"고 11일 밝혔다.

요소수는 무엇일까?

요소수(尿素水)는 요소 성분을 포함하고 있는 물이다. 경유(디젤) 자동차에 연료와 별도로 주입하는 액체인데 자동차에서 나오는 유해한 질소 산화물을 물과 질소로 분해해 매연을 줄이는 역할을 한다.

요소는 삼투성 이뇨 활성을 갖는 2개의 아민기에 부착된 카르보닐기를 함유하는 질소 화합물이다. 국립암연구소에 따르면 생체 내에서 암모니아로부터 요소 회로를 통해 간에서 형성되며, 단백질 대사의 최종 산물이기도 하다.

무색, 무취의 고체로 물에 잘 녹고 독성은 거의 없다고 알려져 있는데 요소는 높은 열과 압력에 노출될 때 합성 암모니아와 이산화탄소로부터 생성되며 액체 또는 고체로 생성될 수 있다. 합성 요소는 주로 비료에 사용되지만 플라스틱, 동물 사료, 세척제 및 의약품 용도로도 사용된다.

요소수는 디젤배기액(DEF, Diesel Exhaust Fluid)이라고 하는데, 이는 32.5%의 요소와 67.5%의 탈이온수를 포함하고 ISO 22241 표준을 준수하는 고순도 화학 용액이다. DEF는 선택적 촉매 환원(SCR) 기술을 위한 작동 유체로 2010년부터 신형 또는 대형 상용차에 사용되었다.

요소수는 연료나 연료 첨가제가 아니다. 요소수는 디젤 차량에서 배출되는 질소산화물(NOx)을 화학적으로 줄이기 위해 배기 시스템에 주입된다.

미국의 윤활유 유통업체 PPC lubricants에 따르면 DEF의 소비율은 디젤 연료 소비량의 2~4% 정도다. 예를 들어 디젤 연료 100리터를 소비할 때마다 2~4리터의 DEF가 자동으로 배기 시스템에 주입되는 것이다. 

요소수는 위험한 물질은 아니지만 신체 접촉이나 우발적으로 섭취한 경우 포장에 있는 지침을 참조하고 의사의 진찰을 받는 게 좋다. 실내나 옷에 묻었을 경우 찬물과 젖은 천을 사용해 즉시 제거해주어야 한다.

DEF는 온도의 영향을 받는다. 11°F(약 -11℃)에서 시작하는 결정화를 피하기 위해 이보다 높은 온도에서 보관이 권장된다. 그래서 유통기한은 제품을 보관하는 온도에 따라 다르지만 1년 이상 지난 제품은 사용하지 않는 것이 좋다. 디젤 장비에는 차량의 동결에도 성능 문제없이 동결 및 해동되도록 설계된 가열 탱크 및 공급 라인이 있다. 

정부가 중국으로부터 기존 계약물량 1만8700t을 들여오면서 요소수 수급난 위기가 일단 가라앉을 것으로 예상되고 있다. 긴급 도입 물량이 시중에 풀리면 대란은 피할 수 있게 되겠지만 중국 의존도를 낮춰야 한다는 목소리도 높다. 

산업 필수품인 요소 제조에는 고도의 기술이 필요 없고, 국내 생산이 당장 해결 대안도 아니라고 말한다. 요소수 생산에 필요한 요소의 품질에 지나치게 신경 쓸 이유는 없다고도 한다.

실상 전 세계적으로 요소수 수급은 매우 안정적이다. 글로벌 인포메이션에 따르면 세계의 디젤 배기액 시장 규모는 2020년에 약 224억 9000만 달러로 평가되며, 2021~2027년의 예측 기간 중 10.25%를 넘는 건전한 성장률로 성장할 것으로 예상되고 있다. 

요소수 생산뿐만 아니라 세계의 생산 공장인 중국의 전력난으로 인한 모든 소재와 공산품 생산 등에 문제 발생이 예상되는 가운데 우리는 전반적인 대책 마련이 필요하다.

포인트경제 김민철 기자