[환경] 06. 수소 경제는 실현 가능한가? (2)
수소 순환계의 효용성에 대하여
수소 순환계는
재생에너지로부터 얻어진 전기(혹은 태양광 같은 재생에너지 그 자체)를 이용하여 물을 전기분해(혹은 광분해)하여 수소 분자의 형태로 에너지를 저장하고,
이 수소 분자와 대기 중의 산소 분자 사이의 자발 반응을 통해 에너지를 다시 얻어내는 시스템을 의미한다.
아래 글 참조 ↓
그러면 이러한 수소 순환계를 이용하는 것이 과연 실효성이 있을까?
기술의 개발 정도에 따라 다르겠지만, 궁극적으로는 실효성이 있다고 할 수 있겠다.
말 그대로 연료'전지'의 개념이니까.
일시적인 에너지를 저장했다가 사용하는 것.
하지만 따져봐야할 것들이 너무 많다.
- 에너지효율(저장-사용 간 사이클을 반복할 때 얼마나 에너지 손실이 없는가),
- 에너지밀도(한정된 공간 안에서 얼마만큼의 에너지를 저장할 수 있는가),
- 장기안정성(촉매, 전극, 분리막 등을 포함하는 전체 반응기가 얼마나 오랫동안 작동 가능한가),
- 안전성(폭발, 화재 위험 없이 얼마나 안전하게 작동 가능한가) 등
그 중에서도 가장 중요한 것은 '돈이 되는가'이다.
우리나라에서 기술이 살아남으려면 '경제성'이 가장 중요하다.
'경제성'이 없다면 기업이 눈길도 주지 않을 것이고,
그 기술은 적어도 우리나라에서는 사장되고 만다.
먼 미래에는 돈이 될지라도, 당장에 돈이 되지 않는다면 기업들은 외면한다.
수전해-연료전지 시스템은 얼핏 봐서는 돈이 되기 어려운 시스템이다.
다시 말하면 그리 경제적이지는 못한 시스템,
또 달리 말하자면 공간은 많이 차지하고, 출력은 약하며, 연료의 운송은 더럽게 어려우며,
연료 수급은 아직 최적화되지 않은 시스템.
하나씩 생각해보자.
수소 연료전지의 연료, 즉 에너지원은 수소 분자다.
수소 분자는 상온 상압에서 기체로 존재하며, 이를 그대로 운송할 수 없으니 일반적으로 액화시켜 운송한다.
액화 수소는 수소 가스를 -253℃의 극저온으로 냉각하는 방법으로 변환되는데,
가압 및 열교환기 통과 등의 많은 에너지를 수반한다.
또한 수소 산화 반응과 산소 환원 반응을 페어링했을 때,
이론적으로 낼 수 있는 전압이 1.23V이다.
이는 어디까지나 이론치이고, 현재까지 개발된 최고효율 촉매를 양쪽 반응에 각각 도입하더라도 1V 이하의 전압을 나타내게 된다.
일반적인 리튬배터리가 한 셀 당 3~4V 전압을 내는 것을 생각하면 매우 낮은 출력이다.
그리고 수전해를 통해서 수소를 생산하는 방법은 아직까지 상용화되지 않았으며,
현재 가장 많이 사용되는 수소 생산 방식은 천연가스를 개질하는 방식이다.
(천연가스 개질 48%, 석유 개질 30%, 석탄 개질 18%, 수전해 4%)
출처: 가스신문 [기획연재] ① 세계 수소생산기술 현황과 전망
너무도 많은 문제를 가지고 있는 기술.
그도 당연한 것이, 아직 개발 중인 기술이기 때문이다.
많은 연구자들은 이러한 당면 과제들을 해결하기 위해서 끊임 없이 노력하고 있다.
각각의 과제들에 대한 연구 주제는 또 그 내용이 방대하여 다른 게시글로 소개해볼까 한다.
ex) 암모니아, 포름산 저장법 / 유기물 산화 반응 / 그레이 수소, 블루 수소, 그린 수소
