수소 에너지 알아보기

 

수소 에너지는 기후변화 대응을 위해 화석연료 대체 목적으로 개발되어 왔습니다. 청정에너지이면서 에너지 저장수단 역할을 하는 수소에너지의 종류와 활용현황, 그리고 앞으로의 생산 전망에 대해 알아보겠습니다.

 

1. 수소 에너지 원리 및 개발목적

수소 에너지는 재생에너지 및 화석연료를 통해 생산한 수소를 산소와 반응시켜 물과 전기에너지를 만들어낸 다음 이를 여러 산업에 활용하는 원리입니다. 여기서 재생에너지는 태양광, 풍력, 수력, 지열이 대표적입니다.

 

수소 에너지는 기후변화에 대응하기 위해 화석연료를 전기 에너지원으로 사용하는 것을 대체하는 목적으로 개발되고 있습니다.

 

2. 수소 에너지 종류

수소 에너지는 생산과정에서 얼마나 친환경적으로 생산되느냐에 따라 그레이수소, 블루수소, 그린수소로 분류합니다. 그린수소에 가까울수록 배출되는 이산화탄소는 크게 감소하게 됩니다. 하지만 반대로 생산비용은 증가합니다.

그레이수소는 메탄과 고온의 수증기를 촉매 화학반응을 통해 만든 수소입니다. 메탄은 천연가스의 주성분입니다. 그레이수소는 약 1kg의 수소를 생산하는데 이산화탄소 11kg을 배출합니다. 현재 생산되는 수소의 약 99%가 그레이수소입니다.

블루수소는 그레이수소와 생산방식은 같습니다. 하지만 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 대기 중으로 배출하지 않고 포집 및 저장기술(CCUS)을 이용하여 이산화탄소를 따로 저장함으로써 탄소배출을 저감 할 수 있습니다.

그린수소는 태양광이나 풍력 등 신재생에너지로 생산된 전기로 물을 분해(수전해 기술)하여 생산한 수소로, 생산을 위한 전 과정에서 이산화탄소 배출이 거의 발생하지 않습니다.

 

3. 수소 에너지 장점

수소 에너지의 첫 번째 장점은 청정 에너지원이라는 점입니다. 수소에너지는 물을 사용하여 제조가 가능합니다. 특히 그린수소는 제조과정에서 이산화탄소의 배출이 전혀 없는 무공해 친환경에너지입니다. 부산물 또한 물이 전부입니다.

두 번째는 에너지 저장수단이라는 점입니다. 수소 에너지의 경우 기체 및 액체 등 다양한 형태로 저장이 가능하기 때문에 에너지 저장수단으로 큰 이점이 있습니다. 수소 에너지는 대용량으로 저장할 경우에는 2차 전지보다 상대적으로 비용이 낮으며, 장기간 보관하더라도 시간에 따른 에너지 손실이 거의 없다는 것이 큰 장점입니다.

 

4. 수소 에너지 주요 저장방법

수소 에너지는 유통을 위해서 주로 기체와 액체 상태로 저장합니다. 수소를 기체 상태로 저장하는 기술은 수소탱크와 같은 한정된 공간에 기체상태의 수소를 고압에서 압축하여 저장하는 것으로, 수소전기차에서 주로 사용됩니다.

액체 상태 저장 기술은 수소를 극저온에서 액화하거나, 액상상태로 유지하므로 기체보다 많은 용량을 저장할 수 있습니다. 그린암모니아, LOHC, 액화수소 기술 등이 대표적입니다.

 

5. 수소 에너지 활용

수소 에너지는 수소연료전지를 통하여 전기로 변환하여 수송용으로 활용하거나, 생산된 전력과 열을 다양한 산업에 활용할 수 있습니다. 대표적인 활용분야는 연료전지와 수소전기차입니다.

수소연료전지는 수소와 산소를 연료전지 양쪽에 넣어 전기를 생산하는 전기화학적 발전장치입니다. 부생물이 물과 열 밖에 없어 환경 친화적이며, 발전효율은 내연기관보다 뛰어나 에너지 절감효과가 우수합니다.

수소전기차는 수소를 연료로 사용합니다. 수소를 공기 중의 산소와 반응시켜 생산된 전기로 모터를 구동하는 자동차입니다.

 

6. 마무리

아직까지는 CCSU 기술을 사용하여 이산화탄소 배출을 저감 한 블루수소와, 수전해 방식으로 생산된 그린수소의 생산규모가 전체 수소 생산량의 5%에도 미치지 못합니다. 블루수소나 그린수소 생산기술의 상업성이 그레이수소에 비해 떨어지기 때문입니다. 현재까지는 가성비가 떨어진다는 얘기입니다.

하지만, 장기적으로는 기후변화 대응을 위한 CCSU 기술 발전이 가속화될 것이므로, 블루소수와 그린수소의 경제성 확보가 가능할 것입니다. 이에 맞춰 생산량도 증가할 것으로 생각합니다. 감사합니다.