요소수 대란, 요소와 요소수 제대로 알기

 최근 갑작스러운 요소수 대란이 연일 우리나라를 뜨겁게 달구고 있습니다. 평소에는 큰 문제가 없어 사람들의 관심도가 낮았는데 최근 대란으로 운전자뿐만 아니라 많은 사람들의 관심이 높아졌습니다. 구하기 어렵다는 그 귀한 요소수는 요소와 정제된 물을 섞어서 만든 것입니다. 요소수의 주 성분이 요소가 무엇인지 한번 정리해 보겠습니다. 

1. 요소란 무엇인가? 

 요소는 암모니아를 원료로 하는 유기화합물로 석탄과 천연가스에서 추출합니다. 요소는 이름 그대로 오줌에 있는 하얀 성분입니다. 요소는 무색무취의 하얀 가루로 동글동글한 알갱이입니다. 순수한 요소는 물에 아주 잘 녹고 독성이 거의 없기 때문에 다양한 용도로 사용됩니다. 요소를 녹인 용액을 그대로 두면 액체는 증발하고 요소 결정만 남기 때문에 아이들의 과학놀이에도 많이 쓰이고 있습니다. 아이들의 실험용으로 쓰일 만큼 안전한 성분이지만 과량 섭취할 경우 복통, 설사를 유발할 수 있으니 일부러 먹는 것은 좋지 않습니다. 

요소 결정체

2. 요소의 발견

 요소는 1727년 네덜란드의 과학자 헤르만 부르하버가 사람의 오줌을 가열했더니 액체는 날아가고 하얀색 가루만 남았는데 그게 요소의 첫 발견이었습니다. 그리고 100년 후 또다시 요소는 과학사의 한 획을 긋게 됩니다. 요소가 바로 실험실에서 만들어진 세계 최초의 유기화합물이었던 것입니다. 독일의 화학자 프리드리히 뵐러가 시안산 암모늄을 가열하기만 했는데 요소가 생성되었다고 합니다. 그 당시에는 유기물은 절대 인위적으로 합성할 수 없다는 생각이 깊게 박여있던 터라 가열로 요소를 합성했다는 것은 이러한 생각을 완전히 뒤집는 결과였습니다. 사실 시안산 암모늄과 요소는 화학식은 똑같고 배열만 다른 구조 이성질체 관계여서 단순히 가열에 의해 재배열만 일어났던 것입니다. 그 이후 다양한 유기물 합성에 성공하는 등 요소의 합성은 과학사에 큰 변화를 이끌었습니다.

3. 우리 몸에서의 요소

 요소는 사람을 포함한 모든 포유동물에서 단백질의 최종 분해 산물입니다. 고기와 같은 단백질 섭취로 단백질이 우리 몸에 들어오면 단백질을 분해되면서 질소 성분이 생성되게 되는데 일련의 과정을 거쳐 인체에 해로운 암모니아오 돌아다니게 됩니다. 이후 암모니아는 간에서 해롭지 않은 요소로 바뀐 후 콩팥을 거쳐 소변으로 배출됩니다. 결국 요소는 인체에서 질소를 소변의 형태로 몸 밖으로 배출하는 일종의 질소 노폐물인 것입니다. 이러한 원리로 요소는 콩팥의 기능을 대변해 주기도 합니다. 콩팥 기능의 중요한 지표 중 하나인 혈중 요소질소(BUN), 요소는 콩팥에서 여과, 재흡수, 분비 과정을 모두 거치기 때문에 BUN 수치는 콩팥이 얼마나 질소 찌꺼기를 잘 걸러내는지 말해줍니다. 이 수치가 높다면 찌꺼기를 잘 걸러내지 못한다는 뜻입니다. 요소가 다른 질소 화합물과 함께 몸속에서 쌓이면 BUN 수치가 상승하고 고질소 혈증이 발생할 수 있습니다. 고질소 혈증이 심하면 중추신경까지 악화될 수 있는데 여기에 탈수증까지 동반한다면 우리 몸은 소변 배출을 줄이는 기전을 작동시킵니다. 그렇게 되면 요소질소노폐물이 과잉으로 쌓이면서 혼수 증상은 물론 심하면 사망에까지 이르게 하는 요독증을 일으킬 수 있습니다. 이처럼 요소질소는 콩팥 기능을 말해주는 중요한 역할을 합니다. 

4. 요소의 활용

 요소는 다양한 곳에 원료로도 많이 쓰이고 있습니다. 물과 반응하면 흡열 반응을 일으켜 냉각제의 원료로도 쓰이고 접착제에 사용하기도 하며 화장품의 원료로 쓰이기도 합니다. 사실 요소는 요소수의 원료보다 화학비료의 원료로 더 많이 쓰이고 있습니다. 20년 기준 농업용 비료가 55.5%, 공업용의 산업용으로 34.7%, 공업용의 자동차용 9.8%로 사용되었습니다. 요소는 화학비료 중 질소의 함량이 가장 높기 때문에 질 좋은 농업 비료로도 많이 사용되고 있습니다. 토양에서 공급되는 무기 원소 가운데 가장 많은 양을 필요로 하는 원소 중 하나가 질소인데 그래서 비료의 3요소인 질소, 인, 칼륨 중 하나이고 식물의 생장에 중요한 원소입니다. 질소는 잎의 생장 초기에 절대적으로 필요한 무기원소이기 때문에 요소는 그만큼 식물에게 없어서는 안 될 존재인 것입니다. 또한 요소 비료는 토양이 산성과 염기성 어느 한쪽으로도 치우치지 않고 중성을 유지할 수 있도록 도와주는 역할을 하고 있습니다. 요소비료의 사용으로 농업의 생산성은 획기적으로 높아졌고 그 결과 많은 사람들이 굶주림에서 벗어났고 세계 인구가 급증하게 되는 계기가 되었습니다. 

5. 요소수란 무엇이고 기능은 무엇인가?

  요소수는 디젤 내연기관에서 발생한 발암물질인 질소산화물을 물과 질소로 분해해주는 역할을 합니다. 환경규제 강화 기준 유로 6을 기점으로 이에 부합되지 않은 디젤 차량에는 SCR(선택적 촉매 환원 장치)라는 저감장치를 장착하게 되었습니다. 이 장치에서 요소수는 이산화탄소와 암모니아로 분해되고 암모니아는 질소산화물을 질소와 물로 분해합니다. 쉽게 말해 자동차의 나쁜 찌꺼기를 걸러 인체에 무해한 성분으로 바꿔주는 핵심 역할을 하는 성분이라 말할 수 있습니다. 우리 몸의 콩팥과 그 역할을 비교해 보면 콩팥은 질소노폐물을 걸러내 줄 뿐만 아니라 혈액으로부터 대사성 쓰레기를 제거해주는 우리 몸의 정수 기능을 담당하고 있습니다. 이런 콩팥의 기능에 문제가 생겨 콩팥이 제대로 노폐물을 걸러내지 못한다면 갑자기 고혈압, 빈혈, 거품뇨 등 합병증이 발생하고 우리 몸은 어느 순간부터 제 기능을 못하게 됩니다. 이와 마찬가지로 요소수가 없다면 당장 차량에 문제가 생기진 않겠지만 요소수 공급에 차질이 생기면 디젤 차량들은 유로 6 가준에 부합되지 않아 자동차의 시동이 걸리지 않게 설정되어 있거나 속도제한이 걸리는 등 제 기능을 하지 못하게 됩니다. 시동이 걸려 운행되더라도 SCR 저감 장치가 제대로 작동하지 않아 질소산화물은 그대로 공기 중으로 배출되어 환경에 심각한 문제를 일으킵니다.

6. 우리가 요소수를 만들 수 있는가?

 앞서 말씀드렸듯이 이 요소수는 요소와 정제된 물을 섞어 만든 것입니다. 요소의 화학식은 암모니아와 일산화탄소로 이루어져 있습니다. 성분이 암모니아인 만큼 SNS를 통해 "소변에서 요소를 빼내 요소수를 만들 수 있다", "암모니아로 요소수를 대체할 수 있다" 등의 소문이 돌기도 했습니다. 요소수는 32.5%의 요소와 67.5%의 정제된 물을 섞어 만든 것이기 때문에 소변에서 요소만 추출할 수 있다면 이론상으로는 만들 수도 있을 것 같은데 하지만 소변 속에는 불순물이 많은 반면 저감장치(SCR)에 사용하는 요소수의 품질 관리 기준에도 불순물이 거의 없어야 하기 때문에 소변에서 추출한 요소의 이용은 절대 권하지 않는다는 것이 전문가들의 의견입니다.

 

결국 요소는 우리 몸에서 지금도 만들어지고 있을 만큼 아주 가깝게 존재하고 있습니다. 이제 요소가 무엇이고 어떤 역할을 하는지 이해하셨을 것이라 생각합니다.