차세대 에너지 <수소>, 도대체 어떻게 만드나

차세대 에너지 <수소>, 도대체 어떻게 만드나

 

 

사용해도 CO2를 배출하지 않는 차세대 에너지로서 기대되는 것 수소이다. 물은 물론 석탄이나 가스 등 다양한 자원에서 만들 수 있는 점도 큰 특징이고 이점이다. 그러면 그들 자원에서 어떻게 해서 수소를 제조하는지 이번 수소사회의 실현을 위하여 중요한 ‘수소를 만드는 방법’에 대해서 소개한다.

 

수소가 대량 만들어지고 자동차 등 운송동력원으로서 혹은 발전 에너지원으로서 여러 가지에 이용되는 <수소사회>이다. 이 수소사회를 만들기 위해서는 수소를 만들거나 운반하거나 할 때에 드는 가격을 낮추는 것이 필요하고 그러기 위해서는 이하의 3가지를 실현시키는 것이 요구된다.

 

수소의 가격을 낮추기 위한 3조건

 

1) 안가의 원료를 사용해서 수소를 만든다.

2) 수소의 대량 제조나 대량 수송을 가능하게 하는 서플리체인（Supply Chain）을 구축한다.

===*서프리체인（Supply Chain）=제품의 원재료. 부품의 조달에서, 제조, 재고관리, 배송, 판매, 소비까지의 전체 일련의 흐름.)===

3)연료전지 자동차（FCV）나 발전, 산업이용 등에서 대량으로 수소를 이용한다.

 

1)에 대해서는 “다양한 자원으로 만들 수 있다.”고 하는 수소의 특징을 살려서 그다지 사용되고 있지 않는 안가의 갈탄(저품위의 석탄)이나 미사용의 가스 등을 원료로 쓰는 연구가 진행되고 있다.

이러한 화석연료를 페이스로 하여 만들어진 수소는 <그레이수소(gray Hyrogen)>라 한다. 또 최근에는 수소의 제조공정에서 배출된 CO2에 대해서 회수하여 저류하거나 이용하거나 하는 <CCS><CCUS>기술과 조합함으로써 배출량을 삭감하는 수법이 연구되고 있다. 이러한 제조공정의 CO2 배출을 억제한 수소는 <블루수소(blue Hydrogen>라 한다.

다시 재생가능 에너지 등을 써서 제조공정에서도 CO2를 배출하지 않고 만들어진 수소는 <그린수소(green Hydrogen)>라 한다.

 

가스에서 수소를 만드는 <개질법>, 물에서 수소를 만드는 <전해법>

 

그레이수소나 블루수소라는 화석연료를 페이스로 한 수소를 만드는 경우에는 화석연료를 연소시켜서 가스로 하고 그 가스 중에서 수소를 빼어내는 <개질(改質)>이라 불리는 제조방법이 취해지고 있다.

메탄가스 등을 개질하여 수소를 만드는 방법(수증기개질법)은 이미 공업 분야에서 널리 이용되고 있다.

개질법은 이미 확립된 기술이니까 이것을 대규모화하여 갈탄 등 안가의 원료를 사용하여 수소의 저가화를 실현하는 것이 가능하면 수소의 보급 확대나 공급안정에 쓸모가 있을 것으로 전망된다. 집에 있는 가정용 연료전지도 도시가스에서 수소를 빼어내는 <개질>을 행하고 있다.

 

한편 물을 <전해> 곧 전기로 분해하여 수소를 만드는 제조방법도 있다. 여기서 재에너지 유래의 전력을 이용하면 그린수소를 만들 수가 있다. 단지 물을 전기 분해하는 데는 대규모의 양의 전력이 필요하기 때문에 가능한 대로 안가인 전력을 사용할 수 있다면 그 가격을 억제할 수가 있다. 또 전해를 행하는 <수전해장치>의 개발을 진행함으로써 장치 그 자체의 가격을 저감시키는 것도 중요하다.

 

또 전력시장에서의 가격은 변동하기 때문에 전력의 수요량이나 공급량의 데이터 등을 바탕으로 유연하게 수전해장치를 가동하여 수소의 제조량을 최적화하는 *에너지 관리시스템의 실증 등도 실시되고 있다.

 

===*에너지 관리시스템(Energy management system)

-에너지 관리 시스템은 전력망 운영자가 발전 또는 송전 시스템의 성능을 모니터링, 제어 및 최적화하기 위해 사용하는 컴퓨터 지원 도구 시스템입니다. 또한 마이크로그리드와 같은 소규모 시스템에서도 사용할 수 있습니다. 위키백과(영어)===

 

구체적으로는 수전해장치의 대형화나 뛰어난 부재(部材)의 장치에로의 실장(實裝) 등을 통하여 장치가격을 한층 낮추는 것을 목표로 한다. 또 수전해장치의 개발과 맞추어 전화가 어려운 열수요나 기초화학품의 제조과정을 포함한 화학분야 등의 탈탄소화를 향한 실증을 행한다.

우리들의 주변에서 널리 수소가 이용되는 수소사회를 만들기 위해서는 여러 가지 기술의 공헌에 의한 수소의 제조량의 확대나 저가격화가 필수이다.

일본어원문=次世代エネルギー「水素」、そもそもどうやってつくる？｜

출처=https://www.enecho.meti.go.jp