수소에너지

목차

수소의 에너지 시스템을 실용화하기까지는 제조, 수송, 저장, 변환, 이용 등 모든 분야에 있어서 해결해야 할 많은 화학적인 개발 문제가 있다. 수소 에너지 시스템을 개발하기 위하여 수소를 싼값으로 대량 생산할 수 있는 제조법, 경제적인 저장과 수송법, 공해 없는 연소, 연료 전지 등의 이용법이 연구 과제이며 또한 해결하지 않으면 안 되는 문제점이다.
<제목차례>
1) 개요 1
2) 장점 1
3) 단점 1
수소에너지 2
수소에너지 현황과 전망 5
수소에너지의 특징 7
수소에너지기술의 개발 8
국내 수소 개발 여건 8
현기술상태의 취약성 9
이용기술에 대한 전망 10

<표차례>

본문내용

까지 이른 것은 없으나, 밑바탕이 될 인적 자원과 수소에 대한 관심은 점차 증대되고 있다.
지금까지의 연구개발 실적
국내에서는 1970년대 말부터 관련 기초연구가 시작되었으며, 1989년 과기처의 지원으로 한국에너지기술연구소가 연구를 총괄하여 수소에너지 관련 기초연구를 대학 및 연구소에서 공동으로 수행하였으나, 1단계(3년)의 연구지원으로 마감되었으며, 이후 G7 과제에 채택되지 않음에 따라 대체에너지 기술개발사업 및 관련 연구소에서의 중장기 연구계획에 따른 연구가 수행되고 있다. 1989년부터 1992년까지 특정과제로 추진되었던 연구내용은 수소의 제조기술, 수소의 저장기술 및 수소의 안전대책기술 관련으로 9개의 연구과제가 수행되었다. 한편 1988년부터 시작된 대체에너지 기술개발사업에 따라 1992년부터 수소에너지 분야의 연구개발도 지원되기 시작하였는데, 대부분이 대학에서 기초연구 수준으로 진행되고 있다.
한국에너지기술연구소는 국내 유일한 에너지 관련 전문연구기관으로서, 지속적으로 수소에너지 관련 연구를 수행하고 있으며, 열화학법에 의한 수소제조기술, PV시스템을 이용한 수소제조기술, SPE에 의한 수소제조기술, 저가의 청정연료 제조기술, 금속수소화물을 이용한 열수송기술의 등의 연구가 수행되었거나 진행중에 있다.
현기술상태의 취약성
국내의 연구현황에서 보는 바와 같이 몇 가지 분야를 제외하고는 대부분의 연구내용이 기초기술 개발단계에 있으므로 선진국의 기술과는 많은 격차를 보이고 있다. 선진국에서 개발되었거나 개발중인 수소에너지 기술이 군사용이나 우주개발 등의 특수 용도로 실용화가 이루어지고 있는 것은 경제성의 차원을 벗어나 개발되고 있음을 보여주는 것이다. 수소에너지 기술은 선진국에서도 아직까지 개발 초기단계이거나 기업화 시작단계인 기술이므로, 장차 국내에서도 적극적으로 기술개발을 추진한다면 빠른 기간 내에 선진국과의 기술격차를 줄일 수 있으리라 생각된다.
앞으로의 전망
수소에너지 관련 기술들은 장차 화석연료의 시대가 지나고 새로운 에너지시스템으로의 전환이 이루어질 경우 필연적으로 요청되는 기술이다. 이들 산업의 성장 잠재력은 무한하나 앞으로 얼마만큼 화석에너지 시대가 지속할 것인지에 따라, 또한 지구의 환경공해의 심각성과 그 진전 정도에 따라 시급성이 결정될 문제이다. 그러나 아직까지 화석연료의 가격은 현재의 방법으로 얻어지는 수소보다는 훨씬 저가이므로 수소에너지의 이용은 당분간 어려울 전망이다.
그러나 화석연료의 사용에 따른 지구온난화 문제가 가시화 될 경우에는 화석연료의 사용제한이나 탄소세 등의 문제가 구체화되어 의외로 빨리 에너지시스템이 대체에너지를 근간으로 하는 수소에너지 체계로 전환될 수도 있음을 고려하여야 할 것이다. 특히 최근의 배럴당 30$이상 계속되는 고유가 행진과 중동지역의 정치적 불안에 의한 에너지 수급불안정에 대한 우려는 대체에너지의 개발 경제성을 높여주고 있음도 간과할 수 없다. 따라서 우선적으로 수소에너지의 종합적 시스템 기술에 대하여 충분히 검토하고, 이에 대한 연구개발이 이루어져야 미래의 에너지시스템에 대처할 수 있을 것이다.
이상과 같은 관점에서 볼 때 수소에너지 시스템 기술을 포함하는 각 분야의 요소기술 산업의 성장전망은 상당히 밝은 것으로 평가되고 있으며, 최근 여러 나라에서 대체전원으로부터 수소를 제조하고, 이를 저장하여 연료전지나 수소보일러, 수소자동차에의 이용을 연결하는 파일롯트 시스템의 건설과 이의 적용연구를 수행하거나, 추진하고 있는 것은 미래의 에너지시스템으로 수소의 중요성을 보여주고 있다.
수소 관련기술은 기계, 금속, 화학, 화공 다방면으로 그 폭이 매우 넓으며, 지원이 이루어진다면 인력, 시설을 확보하기는 어렵지 않으나, 장기간이 소요되는 기술분야인 만큼 체계적, 장기적 안목의 투자, 일관성 있는 정책이 선결되어야 한다.
한국에너지기술연구원 수소에너지연구센터 신연료연구팀 김 종원
자료제공: 한국에너지기술연구원 수소에너지연구센터
이용기술에 대한 전망
1) 전기생산분야
수소 연료전지는 깨끗하고 조용할 뿐만 아니라, 효율도 높아 다용도로 쓰일 전망이다. 분산형 전원으로서, 크게는 대형발전소에서 전력생산에 이용될 수 있다. 이러한 독특한 성질들 때문에 수소 연료전지의 발전용량을 빠르게 늘어날 것이다.
2) 자동차
수소의 성질은 수소내연기관용과 전기 동력의 자동차 모두의 연료가 될 수 있으며, 현재 실증이 활발히 이루어지고 있는 분야이다.
3) 해군에서의 활용
독일 해군은 차기 잠수함 연료 동력을 위해 수소연료전지 공장을 합병시키기로 결정하였으며, 호주, 캐나다, 이탈리아 해군에서는 잠수함에 수소연료전지 이용을 실험하고 있다.
4) 우주개발 프로그램
1974년 이전에 이미 수소가 다른 것에 비해 월등하다는 이유와 비교되지 않는 수소의 성질-가장 가벼운 연료- 때문에 각국의 우주개발프로그램에서 주 연료로 수소를 사용하고 있다.
5) 항공 우주선
'slush hydrogen'- 액체와 고체 수소의 혼합물-의 효과로 기대되는 aerospike 로켄 엔진을 사용하여, 수소의 다른 독특한 성질을 사용하며 저장소의 축소를 가져오게 됨으로서 기존의 3분의1 크기의 우주선을 제조할 것이다.
6) 비행기
수소의 가벼운 무게와 우수한 연소 성질 및 환경 친화성 때문에 수소는 비행기에게 이상적인 연료이다. 독일과 러시아는 수소를 연료로 쓰는 항공 수송의 개발에 협력하기로 동의하였다. 일본은 수소가 연료로 사용되어질 것으로 기대되는 초음속의 수송에 대한 연구와 개발 작업에 들어갔다.
7) 수소화물 활용
수소화물에 열이 공급될 때 수소는 방출된다. 각각의 다른 금속과 합금에 따라 온도와 압력 특성은 변한다. 많은 전기화학적 그리고 열화학적 활용에 있어서 이러한 성질들은 이점으로 작용한다. 보다 작은 수소-수소화물 밧데리, 그리고 전기자동차의 보다 큰 밧데리들은 이미 상업화되었으며, 냉동기와 열펌프에서의 수소-수소화물의 에어컨 프로젝트가 있다.
8) 촉매연소
수소의 또 다른 독특한 성질은 platinum 또는 palladium과 같은 적은 양의 촉매 존재 하에서 무화염 연소 또는 촉매 연소를 한다는 것이며, 안전한 수소이용을 도와줄 것이다.

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