| 연구개발개요 |
○ 세계 친환경 에너지 정책 추진과 기후변화 대응을 위한 에너지 정책 개편 - 이산화탄소의 배출로 인해 지구온난화가 심각해지자 국제 사회는 친환경 정책의 필요성 대두 - 2015년에 개최된 파리기후협약에서 참여 국가들은 지구온난화 및 대기 오염의 주범인 화석연료 사용에 대해 논의 - 2020년 이후 화석연료 사용으로 인한 온실가스를 최소한으로 배출하기 위해 국가적인 노력 필요 - 파리기후협약에 따라 유럽 연합은 2050년까지 탄소 중립을 실현할 계획을 가지고 있으며, 2020년에 20%, 2030년에는 40%, 2050년에는 80~95%까지 온실가스 감축을 계획 - 화석 연료 사용 감축에 따른 불안정한 에너지 공급량은 재생에너지 발전으로 대체할 계획 - 재생에너지의 발전량은 날씨 및 계절에 따라 출력변동성이 크기 때문에 재생에너지 발전에만 의존하는 것은 한계가 있음 - 재생에너지원의 출력변동성으로 인한 잉여전력 발생 시 수전해를 통해 수소로 생산하고 저장하는 Power-to-gas기술에 대한 개발이 활발하게 진행 - 유럽연합을 비롯한 세계 각국의 재생에너지와 친환경 에너지원인 수소의 발전량과 수요가 꾸준히 증가 - 현재 Power-to-gas기술로 부터 생산되는 수소 단가는 $ 5~6/kg으로 화석 연료에서 생산하는 방식에 비해 가격 경쟁력이 떨어지지만, 2050년까지 단가 개선을 통해 수소 1 kg당 $ 2 미만으로 공급할 계획 - 한국의 경우, 재생에너지 3020 정책에 따라 재생에너지원의 발전 비중은 2030년까지 64 GW까지 증가할 계획 - 이에 따라 출력변동성이 큰 재생에너지원의 잉여전력을 저장하기 위해 수소에너지 활용에 대한 국가적 계획이 수립되고 있는 상황임 - 한국형 그린뉴딜 정책의 주요 추진 목표로 전기차나 수소차와 같은 친환경 모빌리티의 대중화를 우선 목표로 하고 있으며, 친환경 모빌리티 중 하나인 수소차의 경우 2018년에 9백대, 2040년까지 290만대 이상 상용화 예정 - 수소차 대중화에 꼭 필요한 수소충전소 인프라 확대 및 kg당 수소 가격 인하를 계획하고 있으며 수소에너지 수요가 증가함에 따라 국내 생산량에 비해 부족한 수소는 해외 수입이 검토 - 따라서 대용량 수소 수입에 대비한 수소 저장/유통을 위한 기술이 필요함○ 에너지 패러다임 전환에 따른 수소에너지의 저장/운송 기술의 필요 - 전 세계 에너지 정책이 환경 친화적 정책으로 전환됨에 따라 수소에너지원에 대한 중요성이 부각되고, 각 국가별 수소에너지원의 수요와 공급 불균형은 천연가스와 같이 국제 거래 시장 형성으로 발전 할 개연성이 큼 - 이에 따라 천연가스와 같이 국제 시장 거래를 위해서는 수소에너지원의 효율적인 운송과 저장 기술에 대한 확보가 무엇보다 중요하게 됨 - 수소의 저장/운송 방법에는 물리적으로 저장하여 운송하는 방법과 화학적 변환을 통해 운반하는 방법 두 가지가 존재 - 물리적 저장 방법은 수소를 압축 또는 액화하여 저장/운송 하는 방법이 있으며, 암모니아나 액상유기수소운반체(Liquid Organic Hydrogen Carriers, LOHC) 등 유기물에 수소를 저장하여 운송하는 화학적 저장방법이 있음 - 액상유기수소운반체에 주로 사용되는 톨루엔, 디벤질톨루엔과 암모니아의 기체 또는 증기의 흡입과 신체 접촉을 금해야 하며 누출사고 발생 시 인명피해가 있을 수 있는 치명적인 단점이 있음 - 물리적으로 수소를 운송하는 방법은 튜브트레일러나 탱크로리 같은 수소 트럭, 배관 그리고 선박이 있으며 수요처까지의 분배는 트럭과 배관을 주로 사용 - 수소 트럭을 활용한 운송 기술은 선박을 이용한 운송 기술에 비해 육상 운송에는 적합하지만 단일 운송량이 적은 것이 단점○ 고밀도 수소 연료 저장의 필요성과 활용 기술의 파급효과 - 국제에너지기구에서 발간한 수소에너지의 미래(The Future of Hydrogen) 보고서에 따르면, 액체 수소는 기체 수소보다 800배 이상 높은 밀도로 보관에 용이함 - 액체 수소의 밀도는 기체에 비해 높은 밀도를 가지긴 하나, 액화천연가스와 비교 시 1/6 수준으로 밀도가 낮아 대용량 저장에 따른 경제성 결여 문제가 발생할 수 있음 - 액화천연가스는 비등점이 110 K인 것에 비해 액체 수소의 비등점은 20 K로 90 K가 더 낮기 때문에 액화천연가스보다 BOG 발생량이 상대적으로 많음 - 이에 따라 높은 수준의 단열 기술과 재액화 용량 증대 및 많은 에너지 소비가 예상됨 - 대용량 수소 운송을 위해서는 고밀도의 수소를 효율적, 저비용/대용량으로 저장/운송할 수 있는 기술이 반드시 요구됨
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