WHY 왜 청정에너지원이 필요한지
HOW 수소가 어떻게 에너지원이 되고 청정에너지원이 될 수 있는지
Value Chain 수소의 생산, 저장, 운송, 활용
전 세계적으로 탄소중립을 통해 지구온난화를 막고 이상기후 현상을 막는 것이 주요 목적입니다..
탄소중립은 인간사회에서 배출되는 이산화탄소의 순 배출량이 0이 되도록 하는 것입니다.
이를 위해 화석연료 기반의 사회에서 벗어나 신재생에너지 기반의 사회로 전환하는 것 입니다.
신재생에너지 사회에서 에너지 활용방안은 1)신재생에너지 발전을 통해 얻은 전기에너지와 2)수소에너지를 사용하는 방법이다.
특히, 수소에너지 중에서 신재생에너지 발전을 통해 얻은 전기에너지를 활용하는 '그린수소'를 활용하는 것입니다.
어릴적 과학실험인 '물의 전기분해'에서 물에 건전지를 이용해 전기에너지를 가하면 수소와 산소가 발생되는 실험 기억나시나요?
이를 반대로 생각하면 수소와 산소를 반응시켜 물과 전기에너지를 만들수도 있겠죠.
이를 가능하게 하는 장치를 '연료전지'라고 합니다.
연료전지에서 생산된 전기에너지로 모터를 구동시킬 수 있습니다.
수소를 연료전지를 이용하여 전기에너지를 발생시킬때 부산물로 순수한 물만 배출되어 수소가 청정에너지원으로 주목받고 있는 것입니다.
또한, 수소와 연료전지만 있으면 현재 전기에너지가 사용되는 모든 분야에서 쉽게 적용할 수 있습니다.
수소에너지가 친환경적인 부분만 만족시키는 것이 아닙니다.
에너지라는 것이 생산한 다음 저장하고, 필요한 곳까지 운송하는 것 또한 굉장히 중요합니다.
이러한 면에서 수소는 기체, 액체 다양한 형태로 저장을 할 수 있어 에너지 저장수단으로써의 장점을 갖고있습니다.
특히, 2차전지와 같은 다른 에너지 저장수단과 비교하면 대용량에 따른 증가비용이 낮고, 장시간 보관시 시간에 따른 에너지 손실이 낮은 장점이 있습니다.
따라서, 대용량&장시간 저장에 특화되어 있어 장거리 운송에 좋습니다.
* 수소 저장방법
수소는 원소기호 1번 물질로 질량당 부피가 굉장히 큰 밀도가 낮은 물질입니다.
탱크와 같은 한정된 공간에 많은 양의 수소를 저장하기 위해서는 고압에서(350 / 700 bar) 압축된 기체로 저장합니다.
혹은 액화시켜 저장합니다. 다만, 온도를 영하 235도 까지 낮춰야하고 극저온에서도 사용할 수 있는 특수용기가 필요합니다.
그외에 수소를 액상유기용매(예. 암모니아)나 고체 금속물질에 저장하는 방식들이 있습니다.
이 방식들은 기체저장, 액체저장 보다 고압이나 극저온 같은 극한의 환경이 필요하지 않기 때문에 상대적으로 안정적으로 저장을 할 수 있다는 장점이 있으나 상용화까지는 기술의 신뢰성, 경제성 등 해결해야할 과제들이 아직 남아있습니다.
수소는 생산방식과 친환경성 정도에 따라 그레이수소, 블루수소, 그린수소 로 구분 가능합니다.
그레이수소 : 화석연료로 부터 생산하는 수소. 현재 생산하는 대부분의 수소에 해당됨.(약 96%)
가장 많이 쓰이고 있는 방식은 '천연가스 개질' 방식.
천연가스의 주성분인 메탄과 고온의 수증기를 촉매화학반응을 통해 수소와 이산화탄소로 전환.
수소생산 과정에서 이산화탄소가 발생됨. (1kg 수소 생산하는데 10kg의 이산화탄소가 발생되는 셈.)
블루수소 : 그레이수소와 동일한 생산방식을 따름.
다만, 생산과정 중 만들어진 이산화탄소를 대기로 방출하는 것이 아니라 이산화탄소포집 및 저장(CCS) 기술을 이용하여 따로 저장함.
그레이수소 보다는 기술 성숙도가 높고, 기술경쟁력이 확보되어 있어서 현재 현실적인 대안으로 주목받고 있음.
다만 이산화탄소를 완전히 제거하지 못하는 한계가 존재.
그린수소 : 물의 전기분해를 통해 얻어지는 수소.
태양광, 풍력 같은 신재생에너지 발전을 통해 얻은 전력으로 물에 전기에너지를 가해 수소와 산소를 생산하는 것.
생산과정에서 이산화탄소 배출이 전혀 없음.
궁극적인 친환경수소라고 할 수 있음.
이런 '그린수소'의 생산과 사용을 장려하기 위해서 각 나라들은 여러가지 제도들을 구축 중.
유럽은 2016년부터 '수소 원잔지 보증제도' 시스템을 구축. 이를 통해 블루수소나 그린수소의 인증 기준을 마련 중. 이러한 수소를 사용했다는 것을 보증하는 것.
한국은 2021년 3월 '청정수소 인증제'를 도입하겠다고 하였음.
그린수소 사회를 위한 해결과제
1. 높은 신재생 에너지 전력의 생산 단가
2. 낮은 수전해 설비 전력 생산 효율
그린수소 사회를 향한 로드맵
단기적 : 블루수소 사업 확대 - 이산화탄소 포집 및 저장기술 고도화. 포집비용 절감
장기적 : 수전해 기술, 신재생에너지 발전기술 개발, 그린수소 인프라 구축
청정수소 인증제(2023)에 따르면 한국에서 청정수소로 인증받기 위해서 온실가스 배출량 기준을
수소 1KG당 온실가스 4KG 이하로 낮춰야함. 이 때 사용하는게 CCUS 기술!
그린수소는 발전단가가 너무 비싸서 못하기 때문에, CCUS 연계 연료전지 중요.
CCUS (Carbon Capture Utilization and Storage)
공기 중에 배출되는 이산화탄소(CO₂)를 포집(Capture)하여 활용(Utilization) 또는 저장(Storage)하는 기술.
CCUS는 CCS, CCU를 모두 포함하는 개념.
CCUS는 화석연료를 사용할 때 발생하는 이산화탄소(CO₂)를 포집(Capture)하여 압축·수송 과정을 거쳐 땅 속에 저장(Storage or Sequestration)하는 기술과, 포집한 탄소를 필요한 곳에 활용(Utilization)하는 기술을 모두 포함하는 개념.
1) CCS(Carbon Capture and Storage): 포집한 CO₂를 지하 깊은 곳에 저장하는 기술. 파이프라인이나 선박을 이용해 운반한 CO₂를 고갈된 유전·가스전 등 지하 800m 이상 깊이의 육지와 바다의 깊은 땅속에 주입 및 저장. 주입된 CO₂는 시간이 지나며 용해되거나 광물화가 됨.
2) CCU(Carbon Capture and Utilization): 포집한 CO₂를 활용해 새로운 부가가치를 만드는 기술. 포집한 CO₂를 활용하여 연료, 화학물질, 건축자재 등 새로운 제품을 만드는데 활용.
탄소중립의 핵심! 넷제로 달성에 반드시 필요한 CCUS
CCUS는 탄소중립 달성의 핵심 기술로 주목받고 있다. 국제에너지기구(IEA)는 ‘2070 글로벌 탄소중립’ 과정에서의 CCUS의 기여도를 CO₂ 전체 감축량의 15% 수준으로 제시하고, ‘CCUS 없이 넷제로에 도달하는 것은 불가능하다’고 전망하고 있다.
출처 : https://www.hyundai.co.kr/story/CONT0000000000001839
수소에너지에도 종류가 있다. 그레이수소, 블루수소, 그린수소란?
4월 22일 지구의 날 열린 기후 정상회담에서 약 40여 개국 정상들이 ‘탄소중립’에 대한 목표를 재확인하고 차세대 에너지원으로 ‘그린수소’에 주목했다. 수소 밸류체인을 통해 그린수소에
www.hyundai.co.kr
출처 : https://media.skens.com/1049
[에너지백과] 탄소 포집·활용·저장 기술(CCUS) | SK E&S 미디어룸
간단 설명 Carbon Capture Utilization and Storage의 약자로 공기 중에 배출되는 이산화탄소(CO₂)를 포집(Capture)하여 활용(Utilization) 또는 저장(Storage)하는 기술이다. 상세 설명 CCUS는 CCS, CCU를 모두 포함하
media.skens.com
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