독후감#책소개#수소경제#탄소배출제로2050#재생에너지

1. 책 제목 : 수소경제(2050 탄소배출제로, 수소가 답이다)

 

2. 글쓴이 : 이민환, 윤용진, 이원영

 

3. 목차

1부. 수소 : 미래 에너지 사회의 필수 매개체

1장. 기후 변화 : 성큼 다가온 위기 상황  2장. 풍력, 태양광 시대이 필수 요건 : 전기 에너지 저장  3장. 수소=미래의 에너지 매개체!왜?

2부. 수소는 어디에 쓰이나

1장. 아직도 낯선 이름 연료전지  2장. 수소전기차 vs. 전기차  3장. '움직이지 않는'연료전지 시장  4장. 에너지만 보면 안 된다, 팔방미인 수소

3부. 수소, 어떻게 만들고 어떻게 유통하나  1장. 수소를 만드는데 온실가스가 나온다고?  2장. 보관용 탱크가 필요한 수소  3장. 수소의 커다란 몸집, 이송 작전이 중요하다

4부. 수소 사회는 어떻게 오나  1장. 수소 경제 사회로 가는 길  2장. 암모니아 사회  3장. 수소를 둘러싼 이슈 : 오해와 진실  4장. 수소 산업 : 국가적 지원과 플레이어들

 

4. 요약 & 독후감

 

-  RE100 : Renewable Electricity 100(2050년까지 모든 전력을 재생에너지로 생산하겠다는 환경 캠페인) 

               * 21년 5월 참여 기업은 300개가 넘어 가고 있다.

 

- 전기 배터리는 에너지의 양, 연료전지는 전력으로 비교한다.

  전력이란 시간당 얼마만큼의 에너지를 만들어낼수 있는 가를 말한다. 예로들어 100kWh(킬로와트시)는 100kW라는 전력을 1시간 동안 계속 쓸때 그 1시간 동안 나온 에너지의 총량을 의미 한다.

  전력이 큰 차량은 순간 가속력이 크고, 에너지양이 큰 차량은 한번 충전으로 먼 거리를 갈 수 있다.

 

- 수소 연료 전지는 규모가 큰 기차, 선박, 잠수함, 비행기에 사용이  더유리 하다.

 규모가 큰 기기를 움직이기 위해 전기 배터리를 사용 한다면, 전기 배터리 무게 때문에 연비가 매우 낮을 것이다.

 이를 해결 하기 위해서는 수소 연료 전지가 사용되는것이 더 적합하다.

 

- 한국은 현재로써는 수소 에너지를 수입 하는 것이 더 경제적이다.

지리적 특성상 신재생에너지가 빈약한 나라들은 에너지를 수입해서 사용 가능한 에너지로 전환 하는 것이 경제적이다.

자국에서 생산하는 것이 좋겠지만, 비용이 많이 든다는 단점이 있다. 

 

- 수소전기차와 일반 전기차의 차이점

 전기차와 수소전기차는 둘 다 전기를 이용해서 모터를 구동하는 차라는 점에서 일치하지만, 전기차는 전기를 충전하고,

수소전기차는 수소를 충전한다는 점에서 다르다. 전기차 충전소는 인프라가 많은 반면 충전 시간이 길다는 단점이 있다.

이는 화물업을 하는 사람들에게는 치명적 단점이다. 반면 수소 전기차는 가솔린차에 주유하듯이 주입만 하면 된다.

그러나 인프라 확대가 미비한 상태다.

 

- 수소발전소 장점

 예로들어 10MW의 전력을 생산 하기 위해 태양광은 10,000제곱미터, 풍력은 20,000제곱미터의 면적이 필요하지만

연료전지는 250제곱미터의 면적으로도 충분하다. 수중기를 외부로 배출해 내는 팬 등을 제외하고는 소음이 적다.

 

- 하버-보슈법

질소와 수소로부터 암모니아를 대량 생산하는 공업적 방법. 19세기에 접어들면서 인구가 급격히 늘기 시작했고, 식량난을 해결하기위해 토지를 비옥하게 만드는 것이 중요 했다. 그런데 독일 화학자 리비히가 식물 성장에 필수적인 영양소가 질소라는 점을 발견하면서 기술이 발전했다.

프리츠 하버는 대기중의 질소를 수소와 반응시켜 암모니아를 대량 생산 할 수 있는 방법을 알아냈고, 칼 보슈가 이를 대량 생산할 수 있는 공정을 개발하면서 합성 비료의 대량 생산이 가능해졌다.

 

- 수소 사용 되는 곳

 정유 및 화학 공정용으로도 다양하게 이용된다. 원유에 포함된 황성분을 제거하기 위해 수소와 혼합하여 고온, 고압에서 반응 시킨다. 탈황뿐아니라, 휘발유의 주성분인 고옥탄가의 접촉개질유를 생산하는데도 수소가 쓰인다. 

또한 석유화학 공정의 첨가제, 도료, 의약품, 화장품, 세제, 향료, 비타민 등 으로도 사용 된다.

 

- 제철 산업은 온실가스와 이산화 탄소가 많이 발생 된다.

 현재까지는 철광석과 석탄을 큰 용광로에 넣어서 철을 만들어 왔다. 고온에서 석탄과 공기중의 산소가 반응해서 만들어진 일산화 탄소가 철광석을 환원 시켜 철을 만든다. 일산화 탄소보다 인사화 탄소가 더 안정적인 화합물이기 때문에 이산화 탄소가 만들어진다. 이런 방식으로 제철 산업은 온실 가스 배출의 주범으로 꼽혔다. 전 세계 이산화 탄소의 8%가 철강 산업에서 나온다고 한다. 포스코는 이산화 탄소 배출이 전혀 없는 '수소환원제철'을 추진 하고 있다. 

 

- 수소의 특징

수소는 우주 질량의 약 75%, 원자의 개수로는 90%를 차지하지만 지구상에서 기체는 지구의 대기권에 극소량만 존재한다. 그것도 혼자 있기에는 화학적으로 불안하여 거의 대부분 다른 원소와 화합물로 존재한다.

대표적으로 산소와 메탄이 대표적인 화합물이다. 즉 수소를 쓰려면 화합물에서 분리해서 사용 해야 한다.

미국은 95% 수소를 천연가스에서 개질을 통해 얻고 있고, 전세계적으로도 이 공법이 가장 흔하다.

 

- 수소 생산에 들어가는 비용

생산 원가는 그린수소가 그레이수소나 블루수소보다 아직은 훨씬 높다. 2020년 기준 1kg의 수소를 생산하는데 그레이수소가 1~2달러, 블루수소가 1.5~2.5달러, 신재생에너지 기반의 그린 수소는 약 4~6달러가 소요 된다. 생산 원가의 상당부분 저장, 보관, 운송에 기인한다. 수소 저장과 이동은 비용 측면뿐만 아니라 기술적인 숙제도 많이 남아 있다.

 

- 수소 운송이 어려우니 암모니아로 운송은?

 수소를 기체로 압축해서 운송하자니 배편으로 실어 나를 수 있는 수소 에너지의 양이 너무 적어 경제성이 떨어지고, 액화하자니 부피당 에너지 밀도는 높일수 있지만 경제성이 많이 떨어진다. 액화하기위해서는 영하 253도의 극저온을 유지해야 하기에 에너지 소모가 많다. 

이문제 때문에 수소 대신 암모니아를 에너지 매개체로 사믄 생태계를 구축 하는 것이 합리적일수있다.

우선 수소를 암모니아로 바꾸면 저장과 운송이 편리해진다. 암모니아는 액화 온도가 영하 33도이면 가능하다. 온도를 내리는 대신 10기압 정도의 압력만 있으면 액화가 가능하다. 그리고 수소보다 부피당 1.5배 더 많은 수소를 함유하고 있어서 한번에 더 많은 수소를 옮길수 있다.

또한 이미 구축된 에너지 인프라도  이용 할 수 있다. 

 

- 수소차, 전기차, 내연기관차 에너지 효율 비교

차량유형	투입 에너지	변형 에너지	압축	최종 동력
내연기관차	휘발유/경유 100%			30%
수소차	천연가스 100%	그레이수소 80%	73%	44%
	태양력/풍력 100%	그린수소 74%	67%	41%
전기차	태양력/풍력 100%			86%

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