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프리즘/ 행복한 미래를 여는 수소이야기
프리즘/ 행복한 미래를 여는 수소이야기
  • 동양일보
  • 승인 2020.05.20 19:15
  • 댓글 0
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정회복 충북도 태양광산업팀장
정회복 충북도 태양광산업팀장

[동양일보]우리가 마시는 물은 모든 생물에게 필요한 물질로서 화학적으로 산소와 수소의 결합물로 한 개의 물(H2O) 분자는 수소원자(H) 2개와 산소원자(O) 1개로 이뤄져 있다.

수소는 우주 물질의 75%를 차지하는 가장 가볍고 풍부한 원소로서 수소가 만드는 물은 지구상에 존재하는 생명체에 필수적이다.

태양은 수소 핵융합 반응으로 에너지를 방출하고, 태양에서 나오는 빛으로 식물이 광합성을 하며, 식물은 먹이 사슬을 통해 사람과 동물의 먹거리가 되기 때문에 수소는 모든 생물의 에너지원이라 볼 수 있다.

이러한 수소에너지는 물, 유기물, 화석연료 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리·생산해 이용하는데 최근 정부에서는 수소 중심의 탈 탄소화 에너지 정책을 새로운 전략 분야로 선정, 추진하고 있다.

친환경 수소에너지의 장점은 생산적인 측면에서 신재생에너지, 원자력, 화석연료 등 다양한 에너지원과 부생가스 분리, 전기분해 등의 방식으로 생산할 수 있고, 소비‧효율성 측면에서 연료전지를 통해 가정․산업․수송용 등으로 이용 가능하다. 특히, 수소에너지의 연료전지 에너지 효율은 80%에 달하며 사용과정에서 해로운 부산물 배출이 전혀 없어 친환경적이기 때문에 더욱 주목받고 있다.

수소산업의 생산-저장‧운송-활용 과정을 살펴보면 생산방식은 부생 수소, 추출 수소, 수전해 수소, 수입 수소로 분류할 수 있다. 첫째, 부생 수소는 대부분 석유화학 공정에서 부산물로 생산되고 있으며, 연간 생산량 164만t 중 141만t은 자체 사용되고 23만 t이 외부에 사용되는데 그중 5만t은 수송용(수소차 약25만대 분량)으로 활용되고 있다.

둘째, 추출 수소는 메탄(CH4)이 주성분인 천연가스, 바이오가스 등에서 수소를 추출해 사용하고 있으며, 대량 생산‧활용을 위해 다양한 방식의 연구개발 및 실증단계에 있다.

셋째, 수전해 수소는 재생에너지의 잉여전력을 이용, 물을 전기분해 해 그린수소를 생산하는 방식인데 수소는 물의 전기분해로 가장 쉽게 제조할 수는 있으나 아직 경제성이 낮아 경제적 효율성을 높이는 등 문제점을 해결, 미래 인류의 핵심 에너지로 사용하기 위해 연구개발에 박차를 가할 필요가 있다.

넷째, 수입 수소는 석탄 중에서 가장 탄화도가 낮은 갈탄(탄화도 70%)에서 수소를 추출하는 방식으로 호주 등 해외에서 생산되어 우리나라에 수입‧사용되고 있다.

수소의 저장‧운송 방식은 고압 기체로 저장운송은 가능하나, 장거리‧대용량 운송에 필요한 액화‧액상 기술은 현재 연구개발 단계에 있다. 수소의 운송방식은 석유화학단지 인근 지역에서는 파이프라인(석유화학단지 인근 약200km)과 튜브 트레일러(약 500대 운영 중)가 가능하고 운송비용 절감을 위해서는 고압, 대용량화 등이 필요하다.

수소의 활용 측면을 살펴보면 가정‧건물‧발전용은 연료전지를 통한 전기, 열로 활용되고 있다. 산업용은 반도체, 전자, 고부가가치 의약품 등으로, 수송용은 수소 택시‧버스, 드론, 수소 선박‧열차 등 다양한 산업 분야에서 활용 및 연구개발 중이다.

이 중 촬영, 건설, 관측‧측량, 수송, 농‧임업, 재난‧방재 등 다양한 분야에 활용되고 있는 수소연료전지 드론은 기존 배터리 드론의 가장 약점인 체공 시간 및 운행 거리로 몇 배나 확장해 다양한 임무를 수행할 수 있어 앞으로 수소연료전지 드론의 장래는 밝다.

이처럼 최근 새로운 성장 동력으로 미래 경제의 핵심 에너지로 주목받고 있는 친환경 수소에너지가 국가산업 발전의 원동력과 행복한 미래를 만들어가는 초석이 되길 간절히 희망해 본다.

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