수소 에너지의 종류와 관련 기술
-수소 산업의 경제성 해결 방안
안녕하십니까. 수소에너지와 관련해서 제가 수업 중 과제를 생각했던 내용을 공유하려고 합니다.
수소의 종류(Gray, Blue, Green)와 관련기술에 대해 간략히 설명할 것이고 수소 가격 등 수소산업의 경제성 문제를 해결할 수 있는 방안에 대한 개인적인 견해를 포스팅하겠습니다^^
1. 개요 : 수소에너지 정세
수소 사업이 각 국가의 미래 산업으로 부상하면서 2050년이면 수소 시장 규모는 3천 조억원 이상이 되고 수소 관련 일자리는 3천만 개가 생성될 것이라 합니다. 경제적인 측면 외에도 수소 에너지는 전세계 에너지 비중의 18%를 차지하게 되어 화석연료를 부분적으로 대체하면서 이산화탄소 60억톤을 감소시킬 수도 있습니다. 독일은 수소 관련 기술에 가장 앞서있으며 수소 전략 로드맵을 가장 능동적으로 추진하고 있는 국가입니다. 더불어 유럽 연합은 2030년까지 640조를 투입하여 수소의 유통에서 소비까지 수소 산업 생태계 조성을 목표로 하고 있습니다. 우리나라와 가까운 일본은 2030년까지 수소차 80만 대와 수소 충전소 900개 보급을 목표로 하고 있습니다. 우리나라는 현재 정부 주도 육성 산업을 시작하는 단계에 있으며 민간기업과 협력을 추진 중에 있습니다. 따라서 에너지 전환은 기후 변화를 대처하기 위한 필수적인 선택임을 세계 정세를 통해 확인할 수 있습니다.
2. 수소에너지의 종류와 관련 기술
수소의 종류는 어떻게 생산하느냐에 따라 크게 3가지로 구분합니다. 생산방식에 따라 Gray(Brown), Blue, Green수소라고 부릅니다.
(1) Gray수소는 수소 생산 과정에서 이산화탄소가 발생하는 수소를 말합니다. 갈탄을 태워 생산하거나 석유화학 공정의 부산물로 만들어집니다. 생산비가 저렴하지만 이산화탄소 배출량이 많다는 단점이 있습니다.
(2) Blue수소는 Gray수소를 만드는 과정에서 나온 이산화탄소를 모아 저장하는 방식(CCS)을 말합니다.
화석연료에서 수소를 추출한다는 점은 Gray수소와 동일하지만 CCS:Carbon Capture and Storage(포집/압축/지하 저장)기술을 이용해 실제로 대기중으로 배출하지 않으며 탄소배출을 감소시키는 효과가 있습니다.
(3) Green수소는 탄소 발생이 가장 적은 방식으로 물의 전기 분해(수전해 기술)를 통해 추출된 수소이다. 이때 필요한 전기는 풍력이나 태양광 발전 등 재생에너지에서 얻습니다. 즉 이산화탄소 제로 방식입니다. 오염물질이 전혀 배출되지 않아 가장 친환경적인 에너지이며, 기후 변화 해결을 위해서는 Green수소가 가장 적합한 방법이며, 최소한 Blue수소 방식을 선택해야 합니다.
수소에너지는 친환경 에너지가 분명합니다. 하지만 가격 경쟁력 확보는 우선적으로 해결해야할 과제입니다. 생산과정에서 이산화탄소 배출량이 적을수록 많은 비용이 투입됩니다. Green수소 방식으로 수소에너지를 추출할 경우 전기에너지 사용 비용 등 생산 단가가 높아 실제 상용화에 어려움이 예상되는 것입니다.
3. 수소산업의 경제성 해결 방안
이에 수요와 공급에 따른 가격 결정 관점에서 수소의 생산 방법과 전달 방식과 저장 방식으로 구분하여 생각해볼 필요가 있습니다. . 먼저 공급의 관점에서 Green수소를 얻는 방법에 해결책이 있다고 생각됩니다. 일반적인 방식인 수전해 기술의 저비용 대량생산 기술 확보가 필요한 것입니다. 그리고 수전해 방식이 아닌 다른 에너지를 투입해서 수소를 대량 추출하는 방법을 고안할 필요성이 있습니다. 수소에너지는 과거 화석연료와 같이 매장량이 많은 나라 대신에 수소 추출 기술의 효율성과 가성비가 우수한 나라가 에너지 강국이 될 수 있게 될 것입니다. 따라서 추출 기술의 다변화 기술 개발이 필요합니다. 두 번째 전달의 관점입니다. 수전해 기술로 생성된 산소를 의료군과 산업군에 적용한다면 수소에너지의 부산물을 활용할 수 있어 에너지 활용가치를 높일 수 있을 것입니다. 마지막으로 저장 방식 관점에서 재생에너지의 생산/저장기술을 높이는 것입니다. 수소에너지와 재생에너지는 수소에너지 자립화까지 동반 성장해야할 관계입니다. 재생에너지의 생산/저장기술을 높이는 것은 잉여전기에너지를 확보하는 것이고 결과적으로 수소 추출 단가를 인하할 수 있을 것입니다.
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