[수소] Green Hydrogen System 개념 그리고 시스템 구성 분석

안녕하세요 여러분 민(Min) 입니다. 최근 탈탄소/Net-Zero가 강조되면서 Green Hydrogen System에 대한 이슈가 에너지/전력계 에서 붉어지고 있습니다. 이번 포스팅에서는 Green Hydrogen System에 대한 자세한 내용에 대하여 다뤄보고자 합니다.

 

몇 가지 구체적인 세부 사항을 포함하여 Green Hydrogen System에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

 

**전기분해 과정:**

* 전기분해는 그린수소 생산의 핵심기술입니다. 이는 전기를 사용하여 물(H2O)을 구성 요소인 수소(H2)와 산소(O2)로 분리합니다.

* **전해조 유형:** 녹색 수소 생산에 사용되는 전해조에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.
 * **양성자 교환막(PEM) 전해조:** 이는 효율성, 소형 크기, 태양열 및 풍력과 같은 재생 가능 자원의 변동하는 전력 입력을 처리할 수 있는 능력으로 인해 인기가 있습니다. 다른 주요 유형에 비해 낮은 온도에서 작동합니다.
 * **알칼리성 전해조:** 이는 내구성과 신뢰성으로 잘 알려진 보다 성숙한 기술입니다. 그러나 PEM 전해조보다 효율성이 떨어지며 보다 지속적인 전원 공급이 필요합니다.

 

**효율성 및 에너지 소비:**

* 전기분해 공정의 효율성은 일정량의 재생에너지 투입량에 대해 생산되는 녹색수소의 양에 영향을 미칩니다.
* 현재 PEM 전해조는 70~80% 범위의 효율을 달성할 수 있습니다. 이는 전기 에너지의 약 70~80%가 사용 가능한 수소로 변환된다는 의미입니다.
* 그린수소는 청정연료이지만, 전기분해 과정 자체에는 에너지가 필요합니다. 재생 가능한 에너지원이 더욱 저렴해지고 효율적이게 되면서 녹색 수소 생산은 더욱 지속 가능해졌습니다.

 

**확장성 및 애플리케이션:**

* 그린수소 시스템은 다양한 요구에 맞게 확장 가능합니다. 모듈식 설계를 통해 대규모 공장이나 소규모 현장 생산 장치를 구축할 수 있습니다.* 그린수소는 다음과 같은 다양한 용도로 활용됩니다.
 * **교통:** 보다 깨끗한 운송을 위해 연료전지 전기자동차(FCEV)에 사용할 수 있으며, 특히 배터리 전기자동차(BEV)가 적합하지 않을 수 있는 장거리 응용 분야에 사용할 수 있습니다.
 * **산업:** 녹색 수소는 산업 공정에서 화석 연료를 대체하여 철강, 화학 생산과 같은 부문에서 온실가스 배출을 줄일 수 있습니다.
 * **에너지 저장:** 잉여 재생 가능 에너지는 수소를 생산하는 데 사용할 수 있으며, 이를 저장했다가 나중에 재생 가능 에너지원을 사용할 수 없을 때 발전용으로 사용할 수 있습니다.

 

**도전과 향후 개발:**

* 친환경 수소 시스템은 유망하지만 여전히 과제에 직면해 있습니다.
 * **비용:** 광범위한 채택을 위해서는 전해조 비용과 생산에 필요한 에너지를 낮추어야 합니다.
 * **인프라:** 운송 및 저장을 위한 수소 인프라를 구축하려면 상당한 투자가 필요합니다.
* 전기분해 효율을 높이고 비용을 절감하여 그린수소를 더욱 경쟁력 있는 청정에너지 솔루션으로 만들기 위한 연구개발이 진행 중입니다.

 

## 최신 전해조 효율성

전해조 효율은 그린수소 생산에 있어 중요한 요소이다. 다음은 최신 발전 사항과 기대할 수 있는 사항에 대한 분석입니다.

* **현재 효율 수준:** 현재 PEM 전해조는 약 70-80%에 달하는 가장 높은 효율을 자랑합니다. 이는 재생에너지 100단위를 사용할 때마다 70~80단위가 사용 가능한 수소로 변환된다는 의미입니다.
* **신흥 기술:** 기업들은 한계를 뛰어넘고 있습니다. 예를 들어, Hysata는 자신들의 기술이 전해조 내에서 기포를 제거함으로써 95%를 초과하는 효율성을 달성할 수 있다고 주장합니다[hydrogen-central.com]. 유망하긴 하지만, 이 기술은 아직 개발 및 대규모 생산의 초기 단계에 있습니다.

 

## 글로벌 녹색수소 생산 목표

그린수소는 지구 기후 목표를 달성하는 데 핵심적인 역할을 하는 것으로 간주됩니다. 다음은 몇 가지 발전 사항을 살펴보겠습니다.

* **점점 높아지는 야망:** 국제에너지기구(IEA)는 저배출 수소 생산 용량 배치를 위한 전 세계 통합 목표가 약 160~210GW에 도달했다고 보고합니다[iea.org]. 이는 2022년 대비 10% 증가한 수치로, 녹색수소에 대한 의지가 커지고 있음을 반영합니다.
* **지역적 차이:** 구체적인 목표는 지역에 따라 다릅니다. 유럽연합은 2030년까지 연간 1,000만 톤의 녹색 수소를 생산하겠다는 야심찬 목표를 세웠습니다. 일본, 한국, 호주 등 다른 국가들도 녹색 수소 생산을 늘리기 위한 목표를 설정하고 있습니다.

**도전 과제 및 고려 사항:**

* 목표가 늘어나고 있지만 야망과 현실 사이에는 괴리가 있습니다. 전해조 제조 규모를 확대하고 생산 비용을 낮추는 것은 이러한 격차를 해소하는데 중요한 측면입니다.
* 녹색 수소 생산은 또한 저렴한 재생 가능 에너지원의 가용성에 달려 있습니다. 녹색 수소의 광범위한 채택을 위해서는 태양광 및 풍력 발전 기술의 지속적인 발전이 중요합니다.

위의 내용이 도움이 되셨길 바라며 이만 포스팅을 마칩니다.