수소 기술: 미래를 여는 청정 에너지의 핵심

안녕하세요. 협성대학교 경영학과 18학번 유운식입니다. 이번 글에서는 수소 기술에 대해 알려드리고자 합니다.

 

수소 기술은 에너지 생산, 저장, 활용 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 하는 기술로,특히 환경 보호와 에너지 전환에 있어 중요한 위치를 차지하고 있습니다. 수소는 연소 시 이산화탄소를 배출하지 않고 물만 생성되기 때문에 청정 에너지원으로서 많은 기대를 받고 있습니다. 수소 기술은 크게 수소의 생산, 저장 및 운송, 그리고 활용으로 나뉘며, 이를 통해 재생 가능 에너지와의 시너지 효과를 극대화할 수 있습니다.

1. 수소란 무엇인가?

 

수소(H₂)는 우주에서 가장 풍부한 원소로, 무색, 무취, 가볍고 에너지 밀도가 높은 기체입니다. 특히, 연소 시 물만 배출되기 때문에 환경 친화적인 에너지원으로 각광받고 있습니다. 기존 화석연료와 달리 이산화탄소(CO₂) 배출이 없어, 탄소 중립 달성에 중요한 역할을 하고 있죠.

 

2. 수소 생산 방식

 

수소는 다양한 방식으로 생산될 수 있는데, 주로 사용되는 방법은 다음과 같습니다.

 

• 그레이 수소: 천연가스에서 수소를 추출하되 이산화탄소를 포집하지 않는 방식입니다. 현재 가장 많이 사용되지만, 환경 문제를 해결하지 못하는 단점이 있습니다.
• 블루 수소: 천연가스에서 수소를 추출하는 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하고 저장(CCS)하는 방식입니다. 온실가스 배출이 적고 상용화에 가까운 기술입니다.
• 그린 수소: 재생 가능 에너지를 활용한 수소 생산으로, 태양광, 풍력 에너지를 이용한 물의 전기 분해가 대표적입니다. 이 과정에서 온실가스가 배출되지 않기 때문에 가장 친환경적입니다.

 

 

 

 

3. 수소 저장과 운송

 

수소는 저장과 운송이 까다로운데, 주로 다음과 같은 방법이 사용됩니다:

고압저장(기체 수소)과 액화 수소(액체 수소) 저장 방식

• 고압 저장(기체 수소): 수소를 압축하여 고압 용기에 저장하는 방식입니다.
• 액화 수소 저장(액체 수소): 수소를 매우 낮은 온도로 냉각하여 액체 상태로 저장하는 방법입니다.
• 메탈 하이드라이드: 금속과 수소의 화합물을 통해 수소를 저장하는 방식으로, 안전성과 효율성이 높습니다.

  

  메탈 하이드라이드

   
• 운송 방법
• 으로는 파이프라인, 액체 수소 운반선, 그리고 암모니아 형태로 수소를 변환하여 운송하는 방법이 있습니다.

 

4. 수소의 활용 분야

 

수소는 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.

수소연료전지의 구동원리

 

• 수소 연료 전지: 수소를 이용해 전기를 발생시키는 연료 전지 기술은 수소차(수소 연료전지 자동차), 가정용 및 산업용 발전기에 사용됩니다. 특히 수소차(수소 연료전지 자동차)는 탄소 배출이 없고 긴 주행 거리를 자랑해 주목받고 있습니다.
• 산업 분야: 철강, 화학 등에서 에너지원으로 사용되며, 고온의 열을 필요로 하는 공정에서 수소가 큰 역할을 하고 있습니다.
• 에너지 저장: 재생 가능 에너지가 생산하는 전기를 저장할 때 수소가 중요한 매개체가 됩니다. 수소는 저장이 가능해, 전력망 안정화에도 기여할 수 있습니다.

 

5. 수소 경제의 장점과 과제

 

장점

• 청정 에너지원: 수소는 연소 시 오염물질을 배출하지 않기 때문에 지구온난화 문제 해결에 기여합니다.
• 에너지 전환 가속화: 태양광, 풍력 등 불규칙하게 생산되는 재생 가능 에너지를 수소로 변환해 저장할 수 있습니다.

 

과제

 

• 비용 문제: 현재 그린 수소의 생산 비용이 매우 높아 상업적으로는 아직 널리 사용되지 못하고 있습니다.
• 인프라 부족: 수소 저장과 운송을 위한 인프라가 부족해 확장성이 제한적입니다.
• 안전성: 수소는 가연성이 높아 저장과 운송 시 안전 문제를 해결하는 것이 중요합니다.

 

6. 수소 기술의 현재와 미래

 

현재 전 세계적으로 수소 기술에 대한 연구와 투자가 활발히 진행되고 있으며  한국, 일본, 독일과 같은 국가들은 수소 경제 활성화를 위한 다양한 정책을 펼치고 있습니다. 또한, 대기업들도 수소 관련 기술 개발에 뛰어들고 있어 향후 수소 산업은 빠르게 성장할 것으로 기대됩니다.

 

미래에는 수소가 자동차, 산업, 가정용 에너지 시스템뿐만 아니라 항공, 해운 등 다양한 교통 수단에서도 중요한 에너지원으로 자리잡을 것입니다. 또한, 기술의 발전으로 인해 수소 생산 비용이 감소하고, 인프라가 확충되면서 수소 경제의 도래가 가속화될 것으로 기대됩니다.

 

이 처럼 수소는 단순히 대체 에너지원이 아니라, 에너지 전환의 핵심으로 자리 잡을 가능성이 큽니다. 정부의 정책 지원과 기업들의 기술 발전을 통해 더 많은 사람들이 수소 에너지를 사용할 수 있는 시대가 곧 다가올 것입니다. 

 

 

 

참고자료

 

https://gscaltexmediahub.com/future/green-transformation/hydrogen_energy_ccus/

'색'다른 수소, 그리고 CCUS! | GS칼텍스 미디어허브

https://media.skens.com/2448

[에너지백과] 수소연료전지 | SK E&S 미디어룸

https://media.skens.com/1038

[에너지백과] 수소(Hydrogen) | SK E&S 미디어룸

https://news.skecoplant.com/plant-tomorrow/14011/

미래 핵심 에너지라는 ‘수소’ 공급망, 이미 우리 손 안에? | SK에코플랜트 뉴스룸

 

https://kor.pngtree.com/freepng/eco-friendly-illustrations-for-world-environment-day_14566581.html

https://kr.freepik.com/vectors/%EC%88%98%EC%86%8C-%EA%B3%B5%EC%9E%A5