수소에너지 수소경제에 대해 알아보자! 1탄

안녕하세요~ 매실장아찌 입니다.

오늘은 수소에너지 수소경제에 대해 포스팅 해보려고 합니다.

수소에너지, 수소경제, 새로운 미래 에너지의 선두주자!

 

수소경제사회는 왜필요할까요?

 

1. 기후변화

- 화석연료의 사용량이 점차 증가함에 따라 이산화탄소를 비롯한 온실가스들의 배출이 더욱 심화되고 있습니다. 이는 기후를 변화시키는 모든 대륙과 해양에 걸쳐 자연 및 인간사회의 시스템에 광범위하고 심각한 영향을 미칩니다. 해수면 상승, 홍수 및 폭풍 해일, 가뭄, 해양 및 육지의 생태계 손실 등 헤아릴 수 없이 많은 부정적 결과들을 가지고 옵니다. 이러한 이유로, 전 세계는 온실가스 방출 감소의 필요성에 동의하고 감축목표를 향해 노력하고 있습니다.

2. 대기오염

인간은 음식이나 물을 마시지 않고 일정기간 견딜 수 있지만 공기를 마시지 않는다면 단 5분도 살 수가 없습니다. 이렇듯 중요한 공기는 각종 산업으로부터 나오는 스모그, 오전, 분진, 산화질소, 산화 황과 같은 배출물들로 인해 대기중 산소농도의 변화를 초래함으로써 인간의 건강뿐만 아니라 온실효과, 산성농도 증가, 오존층 파괴 등 생태계에도 심각한 영향을 미칩니다. 수소는 배출물이 물뿐인 청정에너지원으로 대기오염 감소에 기여합니다.

3. 에너지 자립

에너지 자립이란 필요한 에너지를 스스로 생산하여 소비한다는 개념입니다. 특히 대한민국은 에너지 수요의 97%를 수입에 의존하고 있으며, 이는 에너지 생산국의 지정학적 편중, 에너지 원천에 대한 경쟁, 자연재해로 인한 기반시설파괴 등에 문제에 취약하므로 시급히 해결해야 할 과제 입니다. 친환경 에너지의 하나인 수소는 에너지의 타 국가 의존도 감소 및 에너지 자립에 기여할 해결책으로 주목받고 있습니다.

4. 에너지 수요

전 세계 인구가 점차 증가함에 따라 점점 더 많은 사람들이 에너지 집약적인 생활 방식을 갖게 되었습니다. 따라서 더 많은 에너지를 공급해야 할 필요성이 대두되었고, 수소는 정치용 발전효율이 연료전지의 경우 35~60%, 전기와 열을 합친 종합 에너지효율 80% 이상의 고효율 에너지로 점차 늘어나는 에너지 수요를 충족시킬 새로운 에너지원으로 각광 받고 있습니다.

5. 비상시의 대응

현재의 에너지 시스템은 대부분 대규모 발전소에서 집중적으로 만들어지기 때문에 사고나 재해로부터 취약합니다. 수소를 이용한 정치용 연료전지와 비상시에 전력공급이 가능한 연료전지자동차는 분산형 에너지로써 비상시 회복탄력성에 중요한 역할을 합니다.

6. 일자리 창출

새로운 기술의 발전은 일자리 창출에 기여해 경제 성장을 견인하는 역할을 합니다. 수소는 경제적 파급효과가 매우 큰 친환경 에너지로 석유화학, 제철, 건설, 자동차, 소재, 부품 등의 산업에 연쇄반응을 일으키며 투자 및 일자리 창출에 큰 활력을 불어넣을 수 있습니다.

 

 

 

1. 현재 에너지시스템이 왜 문제인가요?

- 현재 전 세계의 화석연료 (석유, 천연가스) 에너지 의존도는 85%로 절대적입니다.

화석연료가 가지는 효율성에도 불구하고 각종 환경 문제 및 자원 고갈 문제로 각국에서는 탈 화석연료를 위한 움직임이 활발히 일어나고 있습니다.

2. 국제 에너지 동향은 어떤가요?

- 대부분의 국가에서 태양열이나 풍력 같은 지속가능한 친환경 재생 에너지의 비중을 늘리고자 합니다.

우리나라 역시 정부에서 2030년까지 재생에너지 발전량 비중을 20%까지 늘릴 계획을 가지고 있습니다.

3. 왜 수소에너지가 각광을 받고 있나요?

- 재생에너지는 자연을 이용한 힘이기에 간헐적, 경직성, 지역 편차라는 근본적인 한계를 가집니다.

또한 수소에너지는 화석에너지 체제의 한계를 극복하고 지구 온난화 문제를 해결하기 위한 대체 에너지원인 태양광, 풍력, 수력, 지열, 조력 보다 에너지 밀도가 높습니다. 특히 수소는 전기 에너지를 이용하여 물로부터 얻을 수 있으며, 연소할 시다시물이 되돌아가는 차세대 미래 청정 연료의 특성이 있어 주요 산업의 에너지원으로 각광받고 있습니다.

4. 수소의 물성치에 대해 알려주세요.

- 원자번호 1번인 수소는 우주질량의 75%를 차지하는 풍부한 에너지원 입니다.

기술적 난이도는 높지만 지역적 편중이 없는 보편적 에너지원, 장기간 대용량 저장, 환경 친화적 에너지라는 점에서 탄소 에너지보다 각광받고 있는 차세대 에너지원입니다.

5. 수소에너지란 어떤에너지 인가요?

수소에너지는 대규모 저장, 운송이 용이한 2차 에너지로 물을 전기분해하여 얻을 수 있습니다.

이러한 특징을 활용하면 재생에너지의 잉여 전력을 통해 수소를 생산, 저장 하였다가 소비지로 운송하여 연료 전지를 통해 발전시킬 수 있습니다. 이를통해 재생에너지가 가지는 한계를 극복하고 보다 안정적이고 효율적으로 전력을 활용할 수 있습니다. 즉 재생에너지 확대에 수소에너지의 '에너지 캐리어' 역할이 필수적인 것입니다.

6. 수소는 어떤방식으로 생산 되나요?

수소는 석유와 같이 채굴 가능한 1차 에너지가 아닌 에너지 캐리어 (energy-carrier) 입니다. 갈탄, 석유, 천연가스 등 1차에너지와 태양광, 풍력 등 재생에너지로부터 생산해야 합니다. 수소 생산방식은 세가지로 구분할 수 있습니다.

• 추출(개질) : 천연가스(메탄), LPG, 갈탄 등을 고온/고압에서 분해
• 부생수소 : 석유화학이나 제철공장의 공정 중에 부산물로 발생
• 수전해 : 물을 전기분해 하면 수소와 산소가 발생

7. 수소는 어떤방식으로 저장되나요?

수소는 기체나 액체 형태로 저장할 수 있고, 다른 화합물로도 변환 하여 저장 할 수 있습니다. 가장 대표적인 방식은 다음과 같습니다.

• 기체 저장/운송 : 기체 수소를 압축하여 탱크에 저장
• 액체 저장/운송 : 수소를 영하 온도 (-253'C)로 냉각하여 액화, 저장
• 화합물 저장/운송 : 메탄, 암모니아(액상), MCH(액상) 등 형태로 변환 또는 금속 등에 저장

8. 수소는 어떤방식으로 운송되나요?

대부분 수소는 기체로 존재하기 때문에 기체 상태의 수소를 압축하여 운송하는 방식이 일반적입니다. 현재의 운송비용을 절감하기 위해서는 400기압 이상 압축을 통한 저장용량 향상 및 트레일러 경량화 등 운송 방식 효율화가 필요하며, 향후에는 주요 수요처를 중심으로 파이프라인을 구축하고, 장기적으로는 고밀도/대용량 운송이 가능한 액화 수송이 필요합니다.

9. 수소는 어느분야에서 사용되나요?

수소는 그동안 석유화학, 반도체, 중유, 식품, 항공 및 우주 등 산업전반에 걸쳐 다양하게 사용되어 왔습니다. 현재는 운송수단을 위한 모빌리티 부분과 전력생산을 위한 발전원 부분에는 전 세계적으로 개발 및 보급이 이루어지고 있습니다.

10. 수소는 안전한가요?

수소 자체는 산업전반에 걸쳐 수 십년간 사용해 온 가스로써 다른 에너지와 같이 안전관리 노하우가 충분히 축적된 안전한 에너지 입니다. 특히 수소전기차에 들어가는 수소저장용기는 에펠탑 (7,300톤) 무게도 견딜 수 있는 수준으로 무려 17개의 안전성 시험을 실시하고 있습니다. 또한 수소는 가장 가벼운 기체로 공기 중에서 빠르게 확산되기 때문에 점화 및 폭발 등의 조건을 만족시키기 어렵습니다. 전문기관의 연구 결과에 따르면 우리가 흔히 사용하는 도시가스보다 안전하다고 평가하고 있습니다.

[출처] H2KOREA

 

2탄에 계속됩니다!