청정 에너지를 위한 수소의 역할 증가

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더 많은 산업과 정부가 해당 목표를 향한 프로젝트에 투자함에 따라 깨끗하고 안전한 에너지를 찾는 전 세계에서 중요한 역할을 할 수 있는 수소의 잠재력이 탄력을 받고 있습니다. 기후 변화에 대한 우려로 인해 투자자와 정책 입안자들은 공격적인 탄소 감축을 추진하고 있습니다. 과거 수소는 청정 에너지원으로 주목을 받았지만, 탈탄소화 목표와 향상된 기술에 힘입어 현재의 추진력은 수소의 잠재력 실현에 대한 더 큰 가능성을 보여줍니다.

연료로서 수소는 연소 시 이산화탄소를 생성하지 않는다는 장점을 제공합니다. 그러나 세계 수소 공급의 대부분은 현재 화석 연료에서 생산되며 대부분 석유 정제 및 비료 산업에 산업적으로 사용됩니다. 국제 에너지 기구(IEA; 수소의 미래: 오늘의 기회 포착, 2019년 6월, www.iea.org)에 따르면, 수소 생산으로 인해 연간 약 8억 3천만 미터톤의 CO2가 배출됩니다. 그러나 물에서 전기분해를 통해 "녹색" 수소를 생성하려는 프로젝트가 급증하고 있습니다.

물 전기분해로 생산된 수소는 수소와 산소만 발생하므로 온실가스 배출에 기여하지 않습니다. 풍력 및 태양 에너지와 같은 재생 가능 에너지원을 사용하여 수소를 생성할 수 있으므로 이러한 소스에서 나오는 가변 출력을 저장하는 데 매력적인 옵션이 됩니다. IEA 보고서에 따르면, "깨끗하고 안전하며 저렴한 에너지 미래에서 중요한 역할을 할 수 있는 수소의 잠재력을 활용해야 할 때입니다"라고 합니다.

다음 두 기사에서는 차세대 연료이자 산업용으로 사용되는 "녹색" 수소 생산을 발전시키는 데 중점을 둔 일부 활동을 검토합니다. 첫 번째 기사는 전해조 기술에 초점을 맞추고, 두 번째 기사는 수소 생산, 운송 분야에서의 사용 등에 관한 활동에 대한 스냅샷을 제공합니다.

- Dorothy Lozowski, 화학 공학 및 POWER 편집 이사

그림 1. 전해조 제조업체는 증가하는 글로벌 수요를 충족하기 위해 생산 능력을 확장하고 있습니다.

그림 1. 전해조 제조업체는 증가하는 글로벌 수요를 충족하기 위해 생산 능력을 확장하고 있습니다.

기술 및 경제적 발전으로 인해 수소는 많은 산업에서 지속 가능성 전략의 최전선에 놓이게 되었으며, 최종 사용자는 CO2 배출을 크게 줄이거나 완전히 제거하겠다는 약속을 활용하기를 희망하고 있습니다.

오늘날 수소를 둘러싼 활동의 대부분은 물 분자를 수소와 산소로 분리하기 위해 전류가 적용되는 모듈식 처리 장치인 전해조와 관련됩니다. 풍력이나 태양광 발전과 같은 재생 가능 전력원으로 구동되는 경우 전해조는 배출이 없는 "녹색" H2를 생성합니다.

최근 몇 년 동안 친환경 H2에 대한 전 세계 수요를 충족하기 위해 전해조 생산이 크게 증가했습니다. 2020년 6월, 티센크루프 인더스트리얼 솔루션 AG(독일 에센, www.thyssenkrupp-industrial-solutions.com)는 De Nora SpA(이탈리아 밀라노, www.denora.com)와 협력하여 전해조 장치 제조 능력을 확장했습니다( 그림 1). 티센크루프의 에너지 저장 및 수소 책임자인 크리스토프 노에레스(Christoph Noeres)는 "우리는 이제 연간 1기가와트 용량의 전기분해 공장을 건설할 수 있는 능력을 갖게 되었으며, 용량을 더욱 확장할 것입니다."라고 설명합니다. 이러한 전해조는 조립식 스키드 장착 모듈(그림 2)로 제공되며, 이를 결합하여 생산 용량을 쉽게 확장할 수 있습니다. Noeres는 전해조 용량을 확장하면 녹색 H2의 대규모 생산뿐만 아니라 암모니아 및 메탄올과 같은 지속 가능한 화학 물질의 후속 제조를 위해 경제적으로 유망한 가치 사슬을 실현하는 데 도움이 될 것이라고 말합니다. Noeres는 "Green H2는 온실가스 중립성을 달성하고 폐쇄 루프 경제를 구축하는 데 중심적인 역할을 할 것"이라고 덧붙였습니다. 조만간 티센크루프는 Power-to-X 애플리케이션에 유리한 조건을 갖춘 지역에 개발 프로젝트를 집중하고 있습니다. 올해 초 회사는 E.ON의 가상 발전소를 통해 자사의 수전해 발전소가 독일 전력 시장과 연결되어 전력망 안정화를 위한 대규모 완충 장치 역할을 효과적으로 수행할 수 있을 것이라고 발표했습니다. 이 야심찬 이정표를 위해 전해조는 송전 사업자의 그리드 코드에 자세히 설명된 여러 부하 변경 자격 기준을 충족해야 했으며, 이를 통해 에너지 균형 시장에 참여할 수 있는 충분한 응답 속도와 유연성을 입증할 수 있었습니다.