친환경 에너지 시대로 변해가고 있는 오늘날 전기&수소 에너지가 화석에너지를 대체하는 대표 에너지로 떠오르고 있습니다. 대표 친환경 에너지 2가지 중에서 오늘은 수소 에너지에 대해 알아보려고 합니다.
수소 에너지를 친환경 에너지라고 말하지만 여기에는 간과할 수 없는 문제가 있습니다. 수소 연료를 사용할 때 물을 제외하고 다른 오염물질은 발생하지 않아 정말 친환경인 것 같지만... 생산 방식을 고려하면 100% 친환경 에너지라고 말하기 어렵다는 점입니다. 그럼 어떤 생산 방식에서 무엇이 문제가 된다는 걸까요??
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1. 수소 에너지 특징(수소 경제 활성화가 어려운 이유)
2. 수소는 친환경 에너지?(그린수소, 블루수소, 그레이수소)
3. 수소 충전소 위치 찾는 앱(가격&운영상태 확인)
4. 2023년 수소차 넥쏘 국가&지자체 보조금
1. 수소 생산 방식
수소를 생산하는 방식은 크게 3가지로 나눕니다.
- 개질 수소 - 자연에서 채굴로 직접 얻는 1차 에너지(천연가스, 석탄, 석유 등)에 수증기 화학반응으로 수소를 생산합니다.
- 부생 수소 - 석유화학 또는 제철 과정에서 발생하는 수소를 말합니다. 수소 생산에 별도 투자비용이 들지 않는 장점이 있지만, 순도가 높지 않기 때문에 고순도화를 거쳐야 하는 단점이 있습니다.
- 수전해 수소 - 전기화학반응으로 물에 전기를 가하여 수소를 생산합니다. 수소 생산 시 이산화탄소가 발생하지 않아 가장 친환경 방법입니다.
※부생- 원래 목적 이외에 부수적으로 생산된다는 의미
이외에도 음식물 쓰레기에서 발생하는 '바이오 가스'로 수소를 생산하기도 합니다. 실제로 21년 2월부터 충주에 '바이오충전소'를 설치해 매일 약 500kg 수소를 더 저렴한 가격에 공급하고 있습니다.
하지만 사업비가 123억 원 투입됐습니다. 타 수소충전소에 비해 4배 이상 높은 건설 비용이 들어가기 때문에 경제성을 고려해 볼 필요가 있습니다. 또한 바이오가스에서 수소 에너지 전환 효율이 좋을지는 따져봐야 할 일인 것 같습니다.
2. 그레이수소/블루수소/그린수소
- 수소 생산 과정에서 이산화탄소가 발생하는 개질 수소, 부생 수소를 '그레이 수소'라고 합니다.
- 그레이 수소 생산 과정에서 포집/저장 기술(CCUS)을 적용하여 이산화탄소를 제거하면 '블루수소'라고 합니다.
(개질&부생수소+CCUS = 블루수소) - 친환경에너지(태양광, 풍력 등 재생에너지)로 물을 전기 분해하여 생산하며 생산 과정에서 이산화탄소가 발생하지 않는 수소를 '그린 수소'라고 합니다.
그 이외에도 다양한 수소 취득 방식에 따라 이름을 달리합니다.
▶핑크 수소 : 원자력 에너지로 물을 전기 분해해 수소를 생산합니다.
▶브라운수소 : 석탄, 갈탄을 사용하여 수소를 생산합니다. 다량의 이산화탄소를 발생시킵니다.
▶화이트수소 : 1차 에너지처럼 자연에 매장된 수소를 채취합니다.
현재 이산화탄소 포집 및 저장 장치를 활용한 블루수소가 가장 현실적인 대안입니다. 수전해 방식의 수소 생산량은 효율이 좋지 않아 더 많은 기술 개발이 필요합니다. 경제성 및 기술 부족으로 생산량은 아직 미미한 수준이지만 2030년, 2050년 친환경 에너지로 최종 목표는 그린 수소입니다.
▶2019년 수소 로드맵에서 목표 생산 단가
2023년 현재 수소 경제 이행을 위한 진행 상황은 지지부진합니다. 23년 현재 수소 판매 단가는 kg 당 8,000~10,000원 사이로, 정부에서 제시한 22년 6,000원과는 상당히 동떨어진 가격입니다.
또한 계획한 만큼 수소 자동차 판매도 이루어지지 않았습니다. 그 이유로 높은 차량 구매 가격과 높은 소모품 교체(연료스택, 수소연료 저장 탱크) 비용이 수소 자동차 구매를 꺼리게 만드는 요인입니다. 그리고 충분하지 않은 수소 충전소 인프라도 수소차 구매를 주저하게 만드는 요인으로 수소 경제 활성화를 위해 해결해야 할 문제입니다.
- 2022년 6,000원(kg당)
- 2030년 4,000원(kg당)
- 2040년 3,000원(kg당)
3. 수소 연료전지 스택
'수소 연료 전지 스택'으로 수소를 다양한 분야에서 연료로 사용할 수 있습니다. 선박, 자동차 등 전기를 사용하는 모든 곳에 적용할 수 있습니다.
현재 수소 사용처로 가장 널리 알려진 수소 자동차는 수소 연료 전지 스택으로 전기를 생산하여 자동차를 주행할 수 있다. 수소 연료 스택 원리는 수소와 산소를 반응시켜 전기 에너지를 생성합니다. 이때 전기 에너지와 함께 순수한 물이 생성되고 여기서 발생한 물은 배출, 전기 에너지로 모터를 구동하여 주행합니다.
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