미래에너지_수소

이산화탄소 배출에 따른 지구 온난화와 그로인한 기후 위기. 이 문제를 해결하고자 세계는 탄소중립을 향해 나아가고 있다. 화석연료를 대체할 미래 연료인 수소연료에 대해 조사해보았다.

 

 

 

왜 수소인가?

수소연료는 사용시 물과 공기만 발생하는 친환경에너지이다. 또한 수소는 신재생에너지(풍력에너지, 태양에너지 등)의 불확실성과 간헐성등의 단점을 보완하는 수단으로서도 주목받고 있다. 사용하고 남는 재생에너지를 P2G 기술을 통해 수소로 저장하고 운반하는 에너지 캐리어로서의 사용에도 용이하다. 

 

 

수소 에너지 어떻게 만드나?

 

수소는 우주 전체 질량의 75%를 차지하는 물질이다. 하지만, 수소는 H2O, CH4, NH3등 화합물의 형태로 존재하기 때문에 수소를 잘라서 단독으로 빼내는 기술이 필요하다. 예를 들어 물을 공기와 수소로 분리할때 그냥 전기만 주어서는 분해가 잘 되지 않아 촉매제를 넣어주어야 한다. 

 

수소극과 산소극에서 각각의 기체가 발생되고 있다. 

수소 에너지를 발생시키는 수전해 장치 내부 구조의 요소

 

 

 

 

 

우리나라 수소연료 개발 현주소

 

우리나라는 일부 과학자를 중심으로 수소에너지에 대해 20년 전부터 연구하여 왔다. 그래서 에너지 강국들이 모이게되는 세계 수소에너지 관련학회때에도 우리나라의 연구가 뜨거운 반응을 일으킬만큼 발전되어 있다. 신에너지 부분에서 한국의 위상이 높아졌다.  

 

세계 최초 부생수소 발전소(2019)

 

 

또한 수소전지 최대 활용분야인 수소자동차 부분에서는 우리나라가 세계1위이다(현대자동차). 에너지 강국들과의 MOU를 통해 기술을 전수하는 상황이다. 

 

우리나라 정부에서도 2019년 1월 수소경제 로드맵을 통하여 2040년까지 수소차 공급을 620만대로 늘리고, 수소주요소도 1200개소로 늘리겠다고 발표했다. 

 

 

 

수소차는 폭발할 위험이 있다?

수소폭탄의 경우 삼중수소가 사용되고, 수소차 연료인 순수소가 사용되기에 그 원리가 전혀 다르다. 또한 폭발위험에 대한 연구로 수소탱크 충돌, 화염, 총격 실험등이 활발히 이뤄지고 있다. 더 편만하게 수소연료가 사용된다면 이런 부부은 자연스럽게 해소될것으로 보인다. 

 

 

 

수소연료를 만드는데 이산화탄소가 발생한다고?

 

수소에너지는 3가지로 나뉜다.

• 그레이 수소(부생수소): 화석연료로부터 생산하는 수소이다. 현재 수소생산의 96%가 그레이 수소이고, 수소 1Kg을 만들때 이산화탄소 10Kg이나 발생된다.                      
• 블루 수소: 그레이 수소를 만들때 발생되는 이산화탄소를 포집, 저장하는 방법으로 그레이 수소보다는 이산화탄소 배출량이 적고, 기술 성숙도가 높아 현실적인 대안으로 제시되고 있다. 
• 그린 수소: 태양광이나 풍력같은 신재생에너지를 통해 얻은 전력으로 수소를 생산하는 방법으로 이탄화탄소 배출이 전혀 없고, 궁극적인 수소에너지이다.

 

 

현재는 경제적, 기술적 문제로 인해 그레이 수소를 사용하고 있지만, 장기적으로는 그린수소 사용을 목표로 수소를 만들때 화석연료대신 재생에너지를 사용하는 방법을 지속적으로 연구개발하고 있다. 

 

 

 

 앞으로 어떤 기술들이 발전해야 하는가?

 

에너지라는 것은 생산할 뿐만 아니라, 저장하고, 운송하는 것도 중요하다. 수소는 기체, 액체등으로 저장할 수 있는 에너지이기 때문에 전기 배터리인 2차전지 보다 대용량 저장에서 비용이 낮고 장시간 보관시 에너지 손실이 낮기 때문에 그 효율면에서 좋다. 

 

• 수소 저장 용기의 핵심소재인 탄소섬유 생산 (효성첨단소재)
• 연료전지 핵심 소재인 멤브레인 막 자체 생산 기술 (상아프론테크)
• 수소연료전지 수분제어 장치 상용화 (코오롱 인더)
• 수소탱크(튜브트레일러) 상용화 (일진하이솔루스)
• 막전극 전합체 생산 (비나텍)

 

 

 

 

 

 KBS 다큐의 수소 에너지편를 정리하였습니다. 

 

 

 

 

 

 

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