수소가 경제를 바꾸는 주인공이 될 수 있을까?
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주요 연료별 에너지 밀도
에너지 밀도는 단위 부피, 단위 질량에 저장된 에너지를 의미합니다. 에너지 밀도는 전지나 연료의 효율을 나타내는 지표입니다.
수소(및 액화수소)의 질량 대비 에너지 밀도를 살펴보면 142MJ/㎏으로 여타 다른 에너지들 중 가장 높습니다.
휘발유(46.4MJ/㎏)와 디젤(45.6MJ/㎏)의 3.1배이고, 천연가스(53.6MJ/㎏)의 2.6배 수준입니다.
반면 부피를 기준으로 보면 에너지 밀도가 낮습니다.
수소를 저장하고 운송할 때는 부피를 줄이는 게 관건입니다. 암모니아(질소원자 1개와 수소 원자 2개가 결합된 화합물)를 이용해 수소 운송과 저장 문제를 해결할 수 있습니다.
생산 방식에 따른 수소 구분
블루 수소의 탄소발자국 및 물발자국
코넬대 Robert W. Howarth 교수의 2021년 논문 <How Green is blue hydrogen> 자료입니다.
블루 수소 생산 과정에서 발생하는 비산 메탄을 고려하면 블루 수소의 온실가스 배출량은 상당히 높습니다.
천연가스는 채굴~운반~저장~연소의 전 과정에서 메탄을 일부 누출시킵니다. 이 효과에 온실가스 포집·저장 과정의 에너지 소모까지 모두 계산하면 블루 수소는 천연가스를 그냥 연소시켜 에너지를 얻는 것보다 온실가스 배출량이 20% 많습니다.
그레이수소의 탄소발자국을 블루수소(SMR 공정(배기가스 탄소 포집 없이), 배기가스 탄소 포집)와 비교해보면 SMR 공정만 한 블루수소는 139 / 배기가스 내 탄소 포집까지 한 블루수소는 135 규모입니다.
그레이수소(153)의 탄소배출량과 비교하면 9% / 12% 차이밖에 나질 않습니다.
평균 물 취수량 및 소비량 집약도 범위를 나타낸 자료입니다.
그린 수소는 모든 청정 수소 유형 중 가장 물 효율 높습니다.
평균적으로 PEM 전기 분해 방식이 물 소비량 가장 낮습니다.
PEM(고분자전해질 수전해) 방식은 대표적인 수전해 방식 중 하나입니다. 그 외에도 AEC(알칼라인 수전해), AEM(음이온 분리막 수전해), SOEC(고체산화물 수전해) 등이 있습니다.
석탄 가스화는 가장 물을 많이 필요로 하는 기술입니다. 여기에 탄소 포집, 활용 저장 기술이 더해지면 약 60% 더 집약적입니다.
석탄 가스화는 약 50L/kg의 물을 취수하고 평균적으로 31L/kg의 물을 소비합니다. PEM의 2배입니다.
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Articles
A deep reservoir for hydrogen drives intense degassing in the Bulqizë ophiolite
Clota Varde releases ‘At the dawn of the hydrogen era’ report