녹색 수소는 에너지 시스템을 변화시키고 많은 공급 및 배출 문제를 해결할 수 있습니다. 이것이 실현되는지 여부는 얼마나 경제적으로 생산할 수 있고 소비자에게 얼마나 매력적일 것인지에 달려 있습니다.

넷제로(net-zero) 미래를 위한 유망한 기술 중 수소는 약간 특이한 분야입니다. 태양 전지판, 풍력 터빈 및 수력 발전소는 모두 자연이 제공하는 에너지를 활용하여 전기로 변환하지만 수소는 그 틀에 맞지 않습니다. EPFL의 재생 에너지 재료 연구소 소장인 안드레아스 주텔(Andreas Züttel)은 "수소는 에너지원이 아니라 에너지 운반체"라고 설명합니다.

이미 오늘날 수소는 에너지 시스템의 핵심입니다. 인간에게 알려진 다른 어떤 물질보다 단위 질량당 더 많은 에너지를 담고 있는 수소는 화석 연료의 주요 에너지 운반체 역할을 합니다. 수소와 산소의 자유 연소는 로켓을 우주로 쏘아 올렸습니다. 그리고 연료 전지에서 연소를 제어할 수 있는 능력 덕분에 이제 도로에서 꾸준히 증가하는 차량에 동력을 공급하고 있습니다.

주텔에 따르면, 오늘날 사용되는 수소의 문제점은 수소의 대부분(약 95%)이 친환경적으로 제조되지 않는다는 점입니다. 정유 공장의 수소 분해, 합성 비료 생산, 화학 산업과 같이 화석 연료에 의존하는 곳에서는 화석 연료를 사용하는데, 이는 막대한 탄소 발자국을 의미합니다.

친환경과 청정으로의 도전적인 전환

놀랍게도, 바로 이 물질이 순 배출 제로 에너지 시스템에 중요한 기여자로 환영받고 있습니다. 스위스 연방 에너지청(SFOE)은 청정 녹색 수소가 2050년까지 스위스의 청정 에너지 믹스에서 중요한 역할을 할 것으로 보고 있습니다.

이를 달성하려면 대대적인 수소 정화가 필요합니다. 더러운 수소에서 청정 수소로 전환하려면 수소에 내재된 많은 문제를 해결해야 합니다. 화학적으로 실온에서 액상이 없기 때문에 보관이 어렵습니다. 폭발성으로 악명이 높아 다루기 까다롭습니다. 또한 냄새를 맡을 수 없기 때문에 누출 감지가 복잡합니다.

에너지 효율 측면에서 수소는 다른 에너지원보다 뒤처져 있어 막대한 양의 에너지(킬로그램당 66킬로와트시)를 생산해야 합니다. 경제적 관점에서도 마찬가지인데, 수소가 운반하는 에너지의 kWh당 비용은 전기 시장 가격보다 약 2-3배 높습니다.

이러한 모든 단점을 감안할 때 수소에 대한 희망이 많은 이유는 무엇입니까? 적절한 조건에서 이 재생 에너지 운반체의 특성은 우리가 더 깨끗하고 친환경적인 에너지 믹스로 이동함에 따라 발생할 문제를 해결할 수 있기 때문입니다.

에너지 운반선의 스위스 군용 칼

에너지 운반체로서의 수소에 대한 연구는 1990년대에 급증했다고 Züttel은 말합니다. "32년 전 이 분야에 뛰어들었을 때 우리는 수소가 모든 화석 연료를 대체할 것이라고 생각했습니다. 그 당시 우리는 지구 온난화에 맞서 싸우기를 희망하지 않았고, 화석 연료가 곧 고갈될 것이라는 두려움을 해결하려고 노력했습니다." 새로운 화석 연료 매장지가 발견되고 생산량이 증가하여 비용이 낮아지면서 수소 과대 광고는 식었습니다.

이상의 기사는 2024년 6월 10일 TechXplore에 게재된 “Hydrogen, the net-zero hero?”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.

* 원문정보 출처 : Hydrogen, the net-zero hero? (techxplore.com)

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