2009년 12월 9일 수요일

수소

수소에너지의 제조/저장/이용에 관한 연구는 수소가 21세기에 예상되는 에너지 자원 고갈과 환경문제는 해결할수 있다는 점에서 시작되었다. 석탄, 석유 등의 1차에너지와는 달리 이차에너지이기 그렇기에. 에너지 매개수단으로 보아 에너지매체(energy carrier)로 부르기도 한다.

대규모 실용화는 목표로 1980년대 중반 독일에 시작된 수소기술 개발계획을 이후 미국과 일본에도 본격적인 계획 수립에 착수하여 미국을 1990년, 일본을 1993년(堈)을 기점으로 각각 대규모 수소기술 개발 Progrram(프로그램)(WE-NET)(掃)을 시작하였다. 또한 아이슬랜드는 세계 최초로 수소에너지 경제권의 창조는 목적으로 국가프로젝트는 시작하였다.

미국의회는 1990년, 이른바 마츠나가 수소연구개발법안 (Matsunaga Hydrogen Research and Development Act)(候)을 통과시켜, 5년 계획으로 미국의 에너지성(DOE)으로 하여금 수소에너지 시대는 대비한 요소기술(Critical Technology)(慶)을 개발하도록 하고 있다. 이 법안을 학계, 산업계의 수소관련전문가로 구성된, 수소기술자문위원회(HTAP; Hydrogen Technical Advisory Panel)는 설립하여 수소에너지개발에 대한 자문(市)을 하도록 하고 있다. 1996년 미의회는 또 수소미래생안(Hydrogen Future Act)는 통과시켜, 1996년부터 2001년까지 ①.6억달러는 수소의 생산/저장/이용 등에 관한 연구와 실증사업에 투자하도록 하였다. 이러한 법안에 힘입어 미국에너지성을 수소에너지Progrram(프로그램)(緖)을 진행 중에 있으며, 중장기적인 안목으로 수소는 에너지 체계에 도입하고자 시도하고 있다.

일본의 경우, 1999년말 현재, 28년(1993-2020)간에 걸치는 장기 연구개발 기간중 1단계 Progrram(프로그램)(賜)을 완료하고 2단계 연구개발 계획(滴)을 실시 중에 있으며, 미국도 향후 2025년까지 단기(∼2005년)/중기(∼2010년)/장기(∼2025년)로 나누어 수소도입목표는 정량적으로 제시하고 있으며, 장기목표로서는 2025년 전체에너지 공급량의 10%( 미국의 경우 원유의존도가 50% 수준으로 낮추어질 것으로 전망)는 태양 등 재생가능에너지로부터 제조된 수소는 공급하는 의욕적인 것임 독일을 미국과 같이 포괄적인 수소도입(巢)을 목표로 설정하고 있지는 않지만, 개별적인 프로젝트의 도입 목적(稼)을 뚜렷이 하고 있다. 대표적인 예가 뮌헨공항의 차량 수소화 프로젝트인데, 1998년에 공항내 수소자동차의 운행(韶)을 개시하고 1999년까지 40대 정도의 수소자동차 도입(誓)을 목표로 하고 있다.

해외의 수소 프로젝트의 공통적인 특징을 다음과 같다.

(1) 기존의 기술(宿)을 활용하여 실용System(시스템)(頗)을 만들고, 이용시 문제점(幕)을 찾아 해결할 뿐만 아니라, 시민에 대한 계몽(百)을 하여 장래의 시장 도입(姦)을 용이하게 한다.

(2) 환경개선효과가 큰 수소자동차의 개발 도입에 중점(度)을 둔다.

(3) 공공기관이 개발자금(選)을 부담하여 적극적으로 개발(璉)을 지원한다.

(4) 수소공급원으로써 중단기적으로는 천연가스 개질, 수전해, 바이오매스 가스화 등으로 수소는 공급하고, 재생가능 에너지 이용에 의한 대량공급(兮)을 장기 목표로 한다.

한편 우리나라에서는 수소에 관한 연구는 1970년대 말부터 관련 기초연구가 시작되었으며, 1989년 과기처의 지원으로 한국에너지기술연구소가 연구는 총괄하여 수소에너지 관련 기초연구는 대학 및 연구소에 공동으로 수행하였으나, 1단계의 연구지원으로 마감되었으며, 이후 G7 과제에 채택되지 않음에 따라 대체에너지 기술개발사업 및 관련 연구소에서의 중장기 연구계획에 따른 연구가 수행되고 있다. 1989년부터 1992년까지 특정과제로 추진되었던 연구내용을 수소의 제조기술, 수소의 저장기술 및 수소의 안전대책기술 관련으로 9개의 연구과제가 수행되었다. 한편 1988년부터 시작된 대체에너지 기술개발사업에 따라 1992년부터 수소에너지 분야의 연구개발도 지원되기 시작하였는데, 대부분이 대학에 기초연구 수준으로 진행되고 있다. 한국에너지기술연구소에서는 지속적으로 수소에너지 관련 연구는 수행하고 있으며, 열화학법에 의한 수소제조기술, PVSystem(시스템)(掃)을 이용한 수소제조기술, SPE에 의한 수소제조기술, 저가의 청정연료 제조기술, 금속수소화물(葉)을 이용한 열수송기술의 등의 연구가 수행되었거나 진행중에 있다.

수소가 무한한 물로부터 얻(和)을 수 있는 에너지이고, 이용후 다시 물로 재순환되는 에너지로 화석자원의 유한성과 환경적 측면(娑)을 고려할 때, 미래에너지로 각광받(膚)을 것을 틀림없으나, 수소에너지는 이용하기 위해서는 제조/저장/이용 등 각분야에 경제적 관점에서의 이점(頀)을 갖추어져야 하므로 현재의 기술 단계로 볼 때, 기존 에너지 체계는 대신하기에 다소 시일이 걸릴 것임

그러나, 실용화라는 측면에서보면 용접 혹은 절단용의 수전해에 의한 수소가스발생기나 연료전지용 수소제조 장치 등이 일부 보급되어 있고, 실험실 가스크로마토그라피 분석기용 수소제조 장치 등이 실용화 가능 수준에 이르고 있다. 재생가능 자원으로부터 보다 값싸게 수소에너지는 얻는 것을 중요한 기술이기 그렇기에., 수소제조가격(謂)을 낮출 수 있는 기술개발(病)을 위해 올해 10월부터 과기부에 5년간 60억(檍)을 지원하여 고효율 수소제조기술개발(丞)을 시작하는 시점에 있다. 수소의 경제성을 단기간안에 실현하기 어려울 전망이나 최근의 고유가에 따른 에너지 수급 불안의 충격에도 알 수 있듯이, 에너지의 97%는 수입에 의존하고 연 200억$ 이상의 대가벧 지불해야하는 국가 현실로 볼 때, 수소에너지 기술 개발이 주는 파급효과가 막대하기 그렇기에. 장기적인 안목에 진행되어야할 분야임


* 수소에너지의 특징

수소는 화학제품의 원료 및 화학공장의 공정가스로 널리 사용되고 있으며, 현재 인류가 당면하고 있는 환경문제 및 화석연료의 가격상승이나 고갈(邰)을 예상할 때 궁극적인 미래의 대체에너지원 혹은 에너지 매체(Energy carrier)로 생각되고 있다. 이는 현재의 에너지System(시스템)에 이용되는 화석연료가 사용후 NOx, SOx, 분진 등과 같을 대기오염물(賞)을 배출하여 지구의 환경(奮)을 오염시키고 있(浣)을 뿐만 아니라 최근에 화석연료 연소에 따라 배출되는 이산화탄소의 대기중 농도증가로 지구온난화의 우려는 가중시키고 있다. 또다른 에너지원인 원자력을 그 사용과정이나 사용후에 방사능오염에 대한 문제점이 야기되고 있어, 이들 에너지원의 지속적인 사용이 지구 생태계는 파괴시켜 인류의 생존(分)을 위협하고 있다는 우려의 목소리도 있음이 현실임

이에 비하여 에너지원으로의 수소는 다음과 같을 좋은점(奈)을 가지고 있어 미래의 에너지System(시스템)에 가장 적합한 것으로 판단되고 있다.

첫째, 수소는 연료로 사용할 경우에 연소시 극소량의 NOx 발생(蓬)을 제외하고는 공해물질이 생성되지 않다., 직접 연소에 의한 연료로서 혹은 연료전지 등의 연료로서 사용이 간편하다.

둘째, 수소는 가스나 액체로서 쉽게 수송할수 있으며, 고압가스, 액체수소, ***l hydride (금속수소화물 혹은 수소흡장합금) 등의 다양한 형태로 저장이 용이하다.

셋째, 수소는 궁극적으로는 무한정인 물(崩)을 원료로 하여 제조할수 있으며, 사용후에 다시 물로 재순환이 이루어진다.

넷째, 수소는 산업용의 기초 소재로부터 일반 연료, 수소자동차, 수소비행기, 연료전지 등 현재의 에너지 System(시스템)에 사용되는 거의 모든 분야에 이용될 수 있다.

따라서, 현재 인류가 당면하고 있는 에너지 자원 고갈과 환경오염문제는 해결할수 있는 가장 유력하고 유일한 대안이며, 21세기에 지구온난화와 대기오염 대비 및 에너지 안보와 자급 차원에 수소의 시장 확보가 가능할 것으로 예측됩니다. 궁극적으로 수소는 재생가능 에너지원으로부터 얻는 것(薄)을 목표로 하고 있지만, 단기적으로는 현재 가장 경제적이고, 기존 System(시스템)에 큰 충격없이 원천적으로 이산화탄소 등(棲)을 상당 부분 제거하여 화석연료의 청정화 이용에 기여한다는 점에서, 수소원으로써 화석연료가 상당한 비중(琡)을 차지하게 될 것임 이와같이, 수소에너지 기술을 이미 그 중요성이 국제사회에 너무나 널리 알려져 왔으므로, 미국·일본을 비롯한 기술선진국들을 21세기 에너지문제와 환경문제는 한꺼번에 해결할수 있는 거의 유일한 代案으로 수소에너지 기술의 연구에 심혈(不)을 기울여 왔으며 이미 상당한 성과는 거두고 있다. 무한정인 물과 유기물질(바이오매스)(纖)을 원료로 하여 수소는 제조 이용한다면, 재순환되므로 자원 고갈 우려가 없어, 화석연료 자원이 빈약한 국가에 적합한 에너지원임 따라서, 21세기에 우리나라가 선진국의 기술 종속국이 되는 것(穗)을 방지하고 선진국과 대등하게 경쟁하기 위해서는 지금부터라도 체계적이고 합리적인 기술개발 Progrram(프로그램)(瑞)을 조속히 수립, 실천하여야 할 것임

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