질소(N)는 탄소(C), 수소(H), 산소(O)와 같이 생물체의 단백질과 핵산 등의 성분을 구성하는 필수적인 성분 원소다. 공기 중에 약 78% 들어 있는 질소는 두 개의 질소 원자가 삼중결합되어 있는 불활성 기체(N2)다.
공기 중의 질소는 번개 등에 의한 광화학적인 반응과 토양 중의 미생물에 의해서 암모늄 이온(NH4+)나 산화질소 (NOx) 등으로 환원되어 지구 상의 생물체에게 이용되며, 이를 질소고정(窒素固定)이라고 한다.
콩과 식물의 뿌리혹박테리아와 오리나무류, 보리수나무 등의 방선균 등이 질소를 고정하는 미생물이다. 우리 선조들은 논두렁 밭두렁에 콩을 심고 해마다 윤작을 하고, 사람과 동물의 배설물을 퇴비로 해서 토양에 부족한 질소를 보충해서 농사를 지었다.
칠레 초석(NaNo3)은 칠레의 해안가에 오랜 세월 동안 퇴적되어 온 바다새의 똥(구아노)으로 19세기 초부터 질소 비료와 폭약의 원료로 사용되었다. 칠레는 페루, 볼리비아와 전쟁으로 구아노가 풍부한 해안 지역을 확보하기도 했다.
20세기 초 프리츠 하버(Fritz Jakob Haber, 1868∼1934)는 공기 중의 질소로부터 암모니아(NH3)를 합성하는데 성공했다. 하버는 질소와 수소를 고온과 고압 하에 철을 촉매로 하여 암모니아를 공업적으로 합성했으며, 이 공로로 노벨화학상(1918년)을 수상했다. 그러나 독가스 개발에 반대하던 부인이 자살하고, 유태인 신분이 밝혀져서 나치 정권으로부터 추방되어 비극적으로 생을 마감하게 됐다.
요소(尿素,urea, CO(NH2)2)는 사람과 동물의 소변의 주성분이며 물에 잘 녹는 무색 무취의 결정으로 공업적으로는 암모니아에 이산화탄소를 가해서 요소를 만든다. 공기나 천연가스, 석탄, 석유 등의 질소와 수소, 메탄 등을 원료로 생산되는 요소의 90% 이상이 비료 제조에 사용되고, 나머지가 요소수와 플라스틱 수지, 화장품 재료 등으로 쓰인다.
경유는 휘발유에 비해 연비가 좋고 에너지 효율이 우수하지만, 질소산화물(NOx)의 배출량이 많아서 2015년도부터 자동차 배기 가스 기준이 강화되면서 경유차에 요소수를 사용해서 질소산화물을 저감하는 선택적질소환원장치(Selective Catalytic Reduction, SCR) 장치의 부착이 법제화됐다. 경유차 엔진의 질소산화물이 요소수와 반응하여 암모니아로 변환되어 배기된다.
우리나라도 2011년까지 요소를 생산했으나, 가격 경쟁에 밀려서 중국에서 수입해서 사용하고 있다. 최근 전력 부족과 함께 호주산 석탄 수입에 제동이 걸리면서 중국의 요소 생산량이 감소하면서 수입 의존도가 큰 우리나라가 크게 영향을 받게 됐다.
요소 32%가 함유된 요소수(尿素水)는 경유를 연료로 사용하는 대형 자동차와 중장비, 농기계 등의 질소산화물을 저감하는 촉매 자원으로 사용되며 화력발전소와 쓰레기 소각장 등의 배기 정화 장치에도 사용된다.
이렇듯 요소(尿素)는 요소요소(要所要所)에 필수적인 요소(要素)다.
요소 부족으로 각종 물류와 대중교통을 비롯하여 전력 생산과 환경 공해 물질 처리뿐만 아니라, 농기계 사용과 농업용 비료 수급에도 영향을 미치게 되어, 국가 기반 산업과 국민 생활 전반이 곤경에 처하게 됐다.
요소요소에 필수적인 요소의 확보와 원활한 공급과 배치가 몇 개월 남지 않은 문재인 정부의 최우선 과제가 됐다.
미중 무역 갈등의 골이 깊어지는 가운데 수출대국 대한민국 경제와 산업의 활로가 수출입 교역 대상의 다변화에 달려 있게 됐다.
