탄소경제에서 그린 수소경제로 이동하는 것이 지구인들의 로망이 되고 있다.
글로벌 격전지로 떠오른 수소경제에 우리나라는 6백50 개가 넘는 기업이 출전 준비를 하고 있다고 한다.
한정애 환경부장관은 "탄소중립을 향한 수송 부문의 변화가 최근 빠르게 진행되고 있다"면서 "정부는 참여기업에 무공해 법인차량 구매 보조금을 우선 지원할 방침"이라고 밝힌 바 있다.
수소경제가 이뤄지려면 수소를 생산해 이동하고 활용하는 생태계 구축이 중요하다.
삼성을 비롯해 포스코, 국민은행. 롯데렌터카 등 국내 굴지의 50여 개 기업이 오는 2030 년까지 회사차량 1백 %를 전기차나 수소차로 바꾼다고 했다.
수소는 원소기호 1 번, 1 족. 1 주기 원소로 우주에 존재하는 물질 가운데 가장 가볍다.
대기에서 총알 보다도 두배 나 빠르다.
산소를 반응시켜 에너지를 만들고 나면 부산물로 물이 나오는데, 그 과정에서 질소 화합물이나 이산화탄소 배출이 전혀 없어 깨끗한 청정에너지라고 할 수 있다.
환경문제가 심각해 지다 보니 전 세계가 수소 에너지에 관심을 가질 수 밖에 없는 이유다.
우주에 존재하는 물질의 75 %가 수소이고 태양도 90 %가 수소다.
우주에 산소가 4 %만 존재해도 폭발하게 되는데 1 % 밖에 존재하지 않아 다행이라고 한다.
이같은 수소는 지구상에서 다른 물질에 갇혀 지낸다.
수소 2 개가 산소와 합해서 H2O 물이 되고, 질소와 수소 3 개가 합해 NH3 질산 암모니아가스가 된다.
이에 수소를 얻으려면 이같은 물이나 암모니아 등 물질을 깨야된다.
원리는 간단하다.
수소 에너지를 얻어 문명을 발전 시킨다는 것은 기적같은 일이다.
에너지를 얻는 다른 방법과 비교하면 반드시 환경 친화적이지도 않고 비용도 많이 든다.
메탄가스로 수소를 얻기 위해서는 뜨거은 수증기를 사용하면 효율성이 가장 높아 80 %나 된다.
그러나 수소 1 톤을 만드는데 이산화 탄소 10 톤이 나와 탄소 처리가 문제가 되고, 암모니아에서 질소를 떼어 내면 수소가 되지만 암모니아를 써서 수소를 만들면 비용이 많이 들어 안된다.
결국 물 인데 물은 지구상 물질 중 가장 안정적이다.
그만큼 물에서 산소를 분리시킨다는 것은 어렵다.
물질이 녹아 양이온과 음이온으로 나눠지는 현상을 이온화라고 하는데 전기분해로 가능하고 이때 활용되는 게 전해질이다.
전해질 방식 중 하나인 알카리 전해질(AEC)은 비용이 싼데 반해, 또 다른 고분자 전해질막(PEM)은 비싼 대신 전류 밀도가 높고 에너지 효율도 좋다.
전해질막(PEM)은 우리나라에서는 아직 실증단계에 머물고 있는 반면, 독일 지멘스는 일부 상용화에 성공했다고 한다.
전해질막(PEM)이 비싼 이유는 백금과 같은 촉매제를 써야 하기 때문이다.
알칼리 전해는 1800년 대 개발한 고전적인 방식인데 중국 업체들이 이미 선점하고 있어 한국이 경쟁력을 갖추기가 만만치 않다고 본다.
어찌됐든 수전해는 돈이 많이 든다.
결국 기술 개발 문제다.
수전해를 하기 위해서는 전기를 사용해야 하는데 전기를 생산하기 위해 전기를 써야 하기 때문에 비용대비 효과 분석이 중요하다.
환경친화적이 되기 위해서는 신재생 에너지를 써야 하지만 그 에너지가 충분하느냐가 문제일 뿐 아니라, 원전이 적합하지만 정치적 논란으로 인해 정책 당국의 고민거리가 아닐 수 없다.
산업 현장에서 부가적으로 생산되는 부생수소는
석유화학 공장에서 원유를 분해 하거나 제철소에서 코크스를 만들 때 나오는 수소를 과거에는 공기 중에 날려 보냈던 것을 포집해서 만든 것이 부생수소다.
지금 우리가 쓰고 있는 수소의 95 %는 부생수소다.
이렇게 생산되는 수소는 정유회사에서는 탈황 공정에, 석유회사는 메타놀 합성공정에, 철강회사는 냉각공정 등에 쓰고 있는데 정유사는 자체생산 만으로는 부족한 실정이라고 한다.
수소는 무색 무취한 데 환경을 기준으로 볼 때 친환경은 그린, 친환경이 아니면 그레이, 중간이면 블루로 구분한다.
부생가스로 만든 건 친환경이 아니다.
메탄가스로 만든 부생수소도 그레이 인데 그 중 이산화탄소를 포집 분리해 낸다면 블루가 된다.
결국 재생에너지로 수전해 해야만 그린 에너지가 된다.
수소경제라고 하면 수소를 생산 만 해서는 안되고 이를 저장 이동해 산업에 잘 활용해야 한다.
그러기 위해서는 생산된 수소를 수요처로 운반하는 과정이 중요하다.
현재는 암모니아로 변환해 이송한 후 다시 수소로 바꾸는 작업을 거처야 한다.
그걸 액상화 라고 하는데 일본은 암모니아를 사우디아라비아에서 가져와 수소를 얻고 있고 이 분야에선 가장 앞서 있다.
가져온 그 암모니아에서 다시 수소를 추출하려면 6백 도의 고열이 필요하고 그 과정에서 4분의 1 이 날아간다.
수소는 덩치가 엄청 큰 기체여셔 이송하려면 부피를 줄여야 한다.
대기압의 2백 배 정도가 필요하다고 한다.
이렇게 2백 분의 1 로 부피를 줄여 가까운 곳은 파이프로, 충전소가 멀리 있는 경우는 튜브 트레일러로 이송하게 된다.
또 다른 방법은 액상과는 다른 액화방식인데 물질의 변화 없이 기체 자체를 8백 분의 1 로 줄여 이송하는 것이다.
이때는 영하 2백53 도의 극저온 기술이 필요할 뿐 아니라 옮기는 데 필요한 냉동용기도 있어야 한다.
수소경제가 제대로 된 생태계를 가지려면 대량생산, 대량소비 인프라 스트럭쳐를 갖춰야 하는데 수소차 뿐만 아니라 선박, 항공기, 발전소 등이 많이 보급돼야 할 것이다.
15세 환경운동가 소녀 '그레타 툰베리'가 있는 스웨덴 북부 룰레오라시에 있는 SSAB 라는 철강회사는 수소로 철을 만드는 그린스틸 프로젝트를 추진하고 있다고 한다.
수소환원 제철소여서 용광로가 없으며 고로에 철광석을 넣고 석탄 대신 수소를 넣으면 이산화탄소가 아닌 물이 나오는 제철소다.
어마어마한 수소와 전기가 필요한 데 그걸 어떻게 구할 것인가가 숙제다.
수소 에너지 개발 역시 인간의 무한한 가능성과 과학의 진보가 이 같은 숙제를 풀어줄 것으로 믿는다.
언젠가는 물을 전기분해 하는 획기적인 기술이 개발돼 값싸게 수소를 얻어 낼 수도 있고, 친환경적인 수소를 만들어 인간이 쾌적한 삶을 영위하는 시대가 열릴 것이다.
우리나라의 많은 기업이 합류한 이상, 이 담대한 도전에 시간이 걸릴 지라도 포기하지 말고 반드시 성취해 수소경제 시대를 당당하게 열어갈 수 있게 되기를 소망한다.
탄소경제에서 그린 수소경제로 이동하는 것이 지구인들의 로망이 되고 있다.글로벌 격전지로 떠오른 수소경제에 우리나라는 6백50 개가 넘는 기업이 출전 준비를 하고 있다고 한다.한정애 환경부장관은 "탄소중립을 향한 수송 부문의 변화가 최근 빠르게 진행되고 있다"면서 "정부는 참여기업에 무공해 법인차량 구매 보조금을 우선 지원할 방침"이라고 밝힌 바 있다.수소경제가 이뤄지려면 수소를 생산해 이동하고 활용하는 생태계 구축이 중요하다.삼성을 비롯해 포스코, 국민은행. 롯데렌터카 등 국내 굴지의 50여 개 기업이 오는 2030 년까지 회사차량 1백 %를 전기차나 수소차로 바꾼다고 했다.수소는 원소기호 1 번, 1 족. 1 주기 원소로 우주에 존재하는 물질 가운데 가장 가볍다.대기에서 총알 보다도 두배 나 빠르다.산소를 반응시켜 에너지를 만들고 나면 부산물로 물이 나오는데, 그 과정에서 질소 화합물이나 이산화탄소 배출이 전혀 없어 깨끗한 청정에너지라고 할 수 있다.환경문제가 심각해 지다 보니 전 세계가 수소 에너지에 관심을 가질 수 밖에 없는 이유다.우주에 존재하는 물질의 75 %가 수소이고 태양도 90 %가 수소다.우주에 산소가 4 %만 존재해도 폭발하게 되는데 1 % 밖에 존재하지 않아 다행이라고 한다.이같은 수소는 지구상에서 다른 물질에 갇혀 지낸다.수소 2 개가 산소와 합해서 H2O 물이 되고, 질소와 수소 3 개가 합해 NH3 질산 암모니아가스가 된다.이에 수소를 얻으려면 이같은 물이나 암모니아 등 물질을 깨야된다.원리는 간단하다.수소 에너지를 얻어 문명을 발전 시킨다는 것은 기적같은 일이다.에너지를 얻는 다른 방법과 비교하면 반드시 환경 친화적이지도 않고 비용도 많이 든다.메탄가스로 수소를 얻기 위해서는 뜨거은 수증기를 사용하면 효율성이 가장 높아 80 %나 된다.그러나 수소 1 톤을 만드는데 이산화 탄소 10 톤이 나와 탄소 처리가 문제가 되고, 암모니아에서 질소를 떼어 내면 수소가 되지만 암모니아를 써서 수소를 만들면 비용이 많이 들어 안된다.결국 물 인데 물은 지구상 물질 중 가장 안정적이다.그만큼 물에서 산소를 분리시킨다는 것은 어렵다.물질이 녹아 양이온과 음이온으로 나눠지는 현상을 이온화라고 하는데 전기분해로 가능하고 이때 활용되는 게 전해질이다.전해질 방식 중 하나인 알카리 전해질(AEC)은 비용이 싼데 반해, 또 다른 고분자 전해질막(PEM)은 비싼 대신 전류 밀도가 높고 에너지 효율도 좋다.전해질막(PEM)은 우리나라에서는 아직 실증단계에 머물고 있는 반면, 독일 지멘스는 일부 상용화에 성공했다고 한다.전해질막(PEM)이 비싼 이유는 백금과 같은 촉매제를 써야 하기 때문이다.알칼리 전해는 1800년 대 개발한 고전적인 방식인데 중국 업체들이 이미 선점하고 있어 한국이 경쟁력을 갖추기가 만만치 않다고 본다.어찌됐든 수전해는 돈이 많이 든다.결국 기술 개발 문제다.수전해를 하기 위해서는 전기를 사용해야 하는데 전기를 생산하기 위해 전기를 써야 하기 때문에 비용대비 효과 분석이 중요하다.환경친화적이 되기 위해서는 신재생 에너지를 써야 하지만 그 에너지가 충분하느냐가 문제일 뿐 아니라, 원전이 적합하지만 정치적 논란으로 인해 정책 당국의 고민거리가 아닐 수 없다.산업 현장에서 부가적으로 생산되는 부생수소는 석유화학 공장에서 원유를 분해 하거나 제철소에서 코크스를 만들 때 나오는 수소를 과거에는 공기 중에 날려 보냈던 것을 포집해서 만든 것이 부생수소다.지금 우리가 쓰고 있는 수소의 95 %는 부생수소다.이렇게 생산되는 수소는 정유회사에서는 탈황 공정에, 석유회사는 메타놀 합성공정에, 철강회사는 냉각공정 등에 쓰고 있는데 정유사는 자체생산 만으로는 부족한 실정이라고 한다.수소는 무색 무취한 데 환경을 기준으로 볼 때 친환경은 그린, 친환경이 아니면 그레이, 중간이면 블루로 구분한다.부생가스로 만든 건 친환경이 아니다.메탄가스로 만든 부생수소도 그레이 인데 그 중 이산화탄소를 포집 분리해 낸다면 블루가 된다.결국 재생에너지로 수전해 해야만 그린 에너지가 된다.수소경제라고 하면 수소를 생산 만 해서는 안되고 이를 저장 이동해 산업에 잘 활용해야 한다.그러기 위해서는 생산된 수소를 수요처로 운반하는 과정이 중요하다.현재는 암모니아로 변환해 이송한 후 다시 수소로 바꾸는 작업을 거처야 한다.그걸 액상화 라고 하는데 일본은 암모니아를 사우디아라비아에서 가져와 수소를 얻고 있고 이 분야에선 가장 앞서 있다.가져온 그 암모니아에서 다시 수소를 추출하려면 6백 도의 고열이 필요하고 그 과정에서 4분의 1 이 날아간다.수소는 덩치가 엄청 큰 기체여셔 이송하려면 부피를 줄여야 한다.대기압의 2백 배 정도가 필요하다고 한다.이렇게 2백 분의 1 로 부피를 줄여 가까운 곳은 파이프로, 충전소가 멀리 있는 경우는 튜브 트레일러로 이송하게 된다.또 다른 방법은 액상과는 다른 액화방식인데 물질의 변화 없이 기체 자체를 8백 분의 1 로 줄여 이송하는 것이다.이때는 영하 2백53 도의 극저온 기술이 필요할 뿐 아니라 옮기는 데 필요한 냉동용기도 있어야 한다.수소경제가 제대로 된 생태계를 가지려면 대량생산, 대량소비 인프라 스트럭쳐를 갖춰야 하는데 수소차 뿐만 아니라 선박, 항공기, 발전소 등이 많이 보급돼야 할 것이다.15세 환경운동가 소녀 '그레타 툰베리'가 있는 스웨덴 북부 룰레오라시에 있는 SSAB 라는 철강회사는 수소로 철을 만드는 그린스틸 프로젝트를 추진하고 있다고 한다.수소환원 제철소여서 용광로가 없으며 고로에 철광석을 넣고 석탄 대신 수소를 넣으면 이산화탄소가 아닌 물이 나오는 제철소다.어마어마한 수소와 전기가 필요한 데 그걸 어떻게 구할 것인가가 숙제다.수소 에너지 개발 역시 인간의 무한한 가능성과 과학의 진보가 이 같은 숙제를 풀어줄 것으로 믿는다.언젠가는 물을 전기분해 하는 획기적인 기술이 개발돼 값싸게 수소를 얻어 낼 수도 있고, 친환경적인 수소를 만들어 인간이 쾌적한 삶을 영위하는 시대가 열릴 것이다.우리나라의 많은 기업이 합류한 이상, 이 담대한 도전에 시간이 걸릴 지라도 포기하지 말고 반드시 성취해 수소경제 시대를 당당하게 열어갈 수 있게 되기를 소망한다.