수소 에너지는 어떻게 만들어질까?
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수소 에너지는 어떻게 만들어질까?
  • 김주영 기자
  • 승인 2019.11.21 15:11
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전기 화학적 반응으로 전기·물·열 발생···매연 걱정 없다

[기계설비신문 김주영 기자] 수소를 추출하는 방법은 크게 세 가지가 있다. 부생수소, 천연가스 개질, 그리고 ​전기분해이 그것이다.

먼저 부생수소는 석유화학공정이나 철강 등을 만드는 과정에서 그 부산물로 얻었다고 붙여진 이름이다. 비교적 쉽고 경제적이라 현재 국내에서 가장 많이 사용하는 수소 추출법이기도 하다.

석유화학과 철강 산업이 발달한 한국은 울산‧창원 등 공업도시를 중심으로 부생수소를 생산하고 있다. 특히 한화에너지는 2020년 준공을 목표로 충남 대산산단에 세계 최대 부생수소 연료전지발전소를 건설 중이다.

세계적으로 가장 많이 활용되는 수소추출방법은 천연가스 개질 방식이다. 황 성분이 제거된 천연가스(CH4)에 열과 촉매를 가해 고농도의 수소를 얻을 수 있는데, 일반적으로 천연가스와 수증기(H20), 이산화탄소(CO2)를 반응시켜 수소(H2)를 생산해낸다.

수소는 물(H2O)을 전기분해하는 수전해 기술을 통해서도 얻을 수 있다. 태양광, 풍력과 같은 신재생에너지로 생산한 전기를 물에 가하면 수소와 산소로 분해되는데, 이때 고순도의 수소를 얻을 수 있다.

다만 다양한 신재생에너지원을 활용할 수 있고 환경오염의 우려가 없지만 높은 생산비용과 대량생산이 어려운 한계는 극복해야할 과제로 꼽힌다.

수소는 자동차분야에서 가장 활발하게 사용될 전망이다. 수소연료전지는 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 발생시킨다. 따라서 화력 전력이나 디젤 발전기와 같은 연소과정이 없다. 발생하는 것은 전기와 물, 그리고 열 뿐이다. 그래서 매연이 나오는 배출구가 없다.

우리가 꿈꾸는 그린카(Green Car)의 모습을 그대로 재현할 수 있는 것이 바로 수소연료전지 자동차인 것이다.

일본에서는 자동차 배기가스로 인한 미세먼지로 주민들이 국가를 대상으로 집단소송을 제기했다. 이 사건 이후 일본정부는 미세먼지를 줄이는 방법으로 수소를 선택, 정부와 민간 기업이 함께 ‘수소스테이션 네트워크’를 구축, 2021년까지 80곳의 수소 충전소를 설치 중이다.

수소연료전지가 주목받는 이유 중 하나는 발전 효율이 높다는 데 있다. 이론적으로는 80% 이상의 효율을 가진다고 한다. 물론 현실에서는 이보다 낮지만 현재의 내연기관에 비하면 연료 효율이 훨씬 높은 게 사실이다.

이에 현재 문재인 정부는 석탄과 석유, 원전 등의 비중은 줄이고 수소 같은 청정한 에너지원 비중을 확대하는 에너지 정책을 추진하고 있다.



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