AI 시대에는 지금보다 훨씬 많은 전기가 필요한데 지금의 화학 연료나 원자력 에너지 생산량으로는 감당이 불가하고 환경을 위해서도 대체 에너지가 필요하죠. 친환경 에너지인 태양광, 풍력, 수소에너지 중에서 유럽이 집중 개발하고 있는 그린 수소에너지에 대해 알아보겠습니다.
수소에너지 종류
수소에너지 저장방법은 크게 기체 저장, 액체 저장, 화합물로 저장으로 나눌 수 있습니다.
● 그레이 수소
... 기체 저장은 수소를 기체 상태로 저장하는 방법입니다. 가장 간단하고 저렴한 방법이지만 부피가 커서 많은 양의 수소를 저장하기 어렵다는 단점이 있습니다.
... 기체 저장을 그레이 수소라고 합니다. 그레이 수소는 천연가스나 석탄과 같은 화석연료를 고온분해 해서 수소를 생산합니다. 이때 이산화탄소가 발생하기 때문에 탄소 중립 에너지원으로 보기는 어렵습니다.
● 블루 수소
... 액체 저장은 수소를 극저온(-253 ℃) 상태로 액화하여 저장하는 방법입니다. 부피가 작아서 많은 양의 수소를 저장할 수 있는 장점이 있습니다. 하지만 저온 유지를 위한 설비가 필요하고 에너지 소모가 크다는 단점이 있습니다.
... 액체 저장을 블루 수소라고 합니다. 블루 수소는 그레이 수소 생산과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집 및 저장하는 방법(CSS)하는 방법입니다. 이산화탄소를 포집하여 지층에 저장함으로 탄소 중립 에너지원으로 만들 수 있습니다.
● 그린 수소
... 화합물 저장은 수소를 다른 화합물과 결합하여 저장하는 방법입니다. 기체 저장이나 액체 저장에 비해서 부피가 작고 에너지 소모가 적다는 장점이 있지만 복잡한 공정이 필요하고 아직 상용화되지 않았다는 단점이 있습니다.
... 화합물 저장을 그린 수소라고 합니다. 그리 수소는 재생에너지를 사용하여 수전해( water electrolysis ) 반응을 통해 수소를 생산하는 방법입니다. 이산화탄소를 배출하지 않기 때문에 가장 친환경적인 수소 생산 방법입니다.
● 그린 수소 전망
... 최근 유럽 국가들은 그린 수소 생산을 위한 재생에너지 발전소, 수전해 설비, 수소 저장 설비 등을 구축하고 있습니다. 또, 그린 수소를 활용할 수 있는 연료전지 발전소, 수소차 충전소 등을 확충하고 있습니다.
... 이러한 노력을 통해 유럽은 그린 수소 생산 비용을 지속적으로 절감하고 있습니다. 유럽 연합(EU)은 2030년까지 그린 수소 생산 비용을 kg당 2유로 이하로 낮추는 것을 목표로 하고 있습니다.
● 그린 수소와 암모니아
... 암모니아는 수소와 질소의 화합물로 수소의 비율이 80%에 달합니다. 암모니아는 액체 상태로 저장하면 부피가 1/700으로 줄어들어서 수소를 저장하고 운송하는데 효율적입니다. 수소에너지 선진국인 유럽은 암모니아 기반 저장 기술 개발에 적극적으로 투자하고 있습니다. 그래서 한동안 관심에서 벗어났던 친환경 에너지인 수소에너지의 활성화가 생각보다 앞서갈 것으로 보입니다.
암모니아가 그린 수소를 저장하고 운송하는 데 적합한 이유
1. 수소 함량이 높다.
... 암모니아는 기체 상태의 수소에 비해 부피가 작기 때문에 수소를 저장하고 운송하는데 효율적입니다.
2. 저렴하고 안전하다.
... 암모니아는 이미 다양한 분야에서 사용되고 있는 화합물로 저렴하고 안전하게 생산 및 운송할 수 있습니다. 그리고 암모니아는 가연성이 낮기 때문에 화재 위험이 없다는 장점도 있습니다.
3. 인프라 구축이 수월하다.
... 암모니아는 이미 비료, 화학제품, 폭약 등의 원료로 사용되고 있기 때문에 수소 연료 전지 발전을 위한 암모니아 인프라 구축이 비교적 수월합니다.
유럽의 암모니아 기반 그린 수소 저장 기술 개발 현황
1. 생산기술
... 유럽은 수전해 기술 개발을 통해서 그린 수소인 암모니아 개발을 늘리고 있습니다. 독일, 프랑스, 스페인 등은 대규모 수전해 플랜트 개발을 하고 있습니다.
2. 저장 기술
... 유럽은 암모니아 저장과 운송을 위한 기술 개발도 활발히 진행하고 있습니다. 암모니아 저장 탱크의 효율을 높이고, 암모니아 운송을 위한 선박과 트럭 개발에 집중하고 있습니다.
3. 활용 기술
... 유럽은 그린 암모니아를 연료전지 발전, 화학 산업, 발전소 연료 등 다양한 분야에서 활용하기 위한 기술 개발을 추진하고 있습니다.
유럽의 암모니아 기반 수소에너지 저장 기술 개발은 아직 초기 단계에 있지만 빠른 속도로 발전하고 있습니다. 유럽은 암모니아를 중심으로 한 그린 수소에너지 경제를 구축하기 위해서 지속적으로 기술 개발 투자를 할 것으로 예상됩니다.
국내 수소에너지 관련 회사
● 두산퓨어셀
... 두산퓨어셀은 수소연료전지 분야의 세계적인 기업입니다. 발전용, 수송용, 건물용 등 다양한 분야에서 수소연료전지를 공급하고 있으며 수전해 설비, 수소 충전소 등 수소 인프라 구축 사업도 활발히 진행하고 있습니다.
● 현대로템
... 방산 사업과 철도 관련 사업을 주로 했지만 수소연료전지 발전소, 수소 충전소, 수소에너지 플랜트 개발 등에 기술투자를 하고 있어 지켜볼만합니다.
수소에너지는 지구 환경을 보호하고 지속가능한 미래를 만드는데 중요한 역할을 할 수 있는 에너지원입니다. 아직까지 생산 비용 절감과 인프라 구축등 해결해야 할 과제가 남아있습니다. 개발할 과제가 남았다는 것은 정부와 기업과 돈의 흐름이 필수적인 것이라고 생각합니다. 2023년은 주춤했지만 앞으로 지켜볼 만한 미래 산업이라고 생각합니다.
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