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    게시물ID : science_67910
    작성자 : 이름없는자 (가입일자:2013-01-08 방문횟수:210)
    추천 : 0
    조회수 : 1214
    IP : 59.22.***.207
    댓글 : 2개
    등록시간 : 2019/03/18 16:07:59
    http://todayhumor.com/?science_67910 모바일
    수소경제를 위한 수소 생산 방법과 문제점
    <div><font size="3">요즘 정부에 수소차 등 수소경제를 내세우는데 그러면 수소를 산업적으로 생산하는 방법이</font></div> <div><font size="3">무엇이 있는지 또 어떤 문제들이 있는 지 알아보자.</font></div> <div><font size="3"><br></font></div> <div><font size="3">1) 천연가스 개질</font></div> <div><font size="3">천연가스를 촉매를 사용해서 분해/개질해서 수소를 뽑아낼 수 있는데 </font></div> <div><font size="3">이게 현재 산업적으로는</font><span style="font-size:medium;"> 수소를 대량생산하는 가장 경제적이고 현실적 방법이다.</span></div> <div><font size="3">다만 이 개질하는 과정에서  온실가스인 이산화탄소와 아황산가스가 나오니까 </font></div> <div><font size="3">천연가스를 </font><span style="font-size:medium;">그냥 연료로 발전이나 차량을 운행하는 거나 다름없고 </span></div> <div><font size="3">또 수입해야 하고 유한한 화석연료인 천연가스에 의존하기는 마찬가지이다.</font></div> <div><span style="font-size:medium;">게다가 공장에서 개질과정을 거치니 천연가스 그냥 쓰는 것 보다</span><span style="font-size:medium;"> 에너지 효율도 낮고 </span></div> <div><font size="3">또 개질하는 공장시설과  과정이 따로 필요하기 때문에 투자비나 생산비가 들어가니</font></div> <div><font size="3">생산된 수소의 가격도 같은 에너지의 천연가스보다 당근 훨씬 비싸다.</font></div> <div><font size="3"><br></font></div> <div><font size="3">즉 굳이 천연가스를 원료로 쓸거면 왜 굳이 비효율적으로 수소로 변환해서 쓰느냐는 거다.</font></div> <div><font size="3">그냥 천연가스 자동차를 보급하면 되쟎아? 이미 LNG 충전소는 전국에 충분히 있고....</font></div> <div><font size="3">또는 수소를 중간에 끼우지 말고 그냥 천연가스를 연료로 하는 천연가스 발전소나 </font></div> <div><font size="3">천연가스 고온 연료전지로 발전을 해서</font><span style="font-size:medium;"> 그 전기로 전기차를 굴려도 되는 거고.</span></div> <div><span style="font-size:medium;">즉 사실상 천연가스 이용이나 다름없어서 수소경제의 장점을 전혀 살릴 수 없다.</span></div> <div><span style="font-size:medium;"><br></span></div> <div><font size="3">2) 전기분해</font></div> <div><font size="3">물을 전기분해해서 산소와 수소로 분리해 수소를 생산하는 방법.</font></div> <div><font size="3">이게 이산화탄소도 나오지 않고 제일 환경적으로 클린한 방법이고 수소경제의 장점을</font></div> <div><font size="3">가장 잘 살릴 수 있는데</font><span style="font-size:medium;"> 문제는 경제성이 없다. 전기분해는 에너지 효율이 낮아서</span></div> <div><font size="3">전기분해 수소 생산비는 천연가스를 개질 수소 값의 2배 이상으로 매우 비싸다.</font></div> <div><font size="3"><br></font></div> <div><font size="3">하지만 친환경이기 때문에 미국등 해외에서 수소차 충전소는 대부분</font><span style="font-size:medium;"> 수소차 충전소에 </span></div> <div><span style="font-size:medium;">자체에서 전기분해로 수소를 생산해 충전한다. </span><span style="font-size:medium;">가격은 수소 1 kg 당 </span><span style="font-size:medium;">18 달러 정도.</span><span style="font-size:medium;"> </span></div> <div><span style="font-size:medium;">전기값이 비싼 한국에서는 당연히 더 비싸겠지.</span></div> <div><span style="font-size:medium;">참고로 수소 1 kg 으로 수소</span><span style="font-size:medium;">승용차 100km 조금 넘게 운행할 수 있고 </span></div> <div><span style="font-size:medium;">연료탱크에 5-6 kg 정도 충전하고 연간 200 kg 정도를 소모할 것으로 예상된다.</span></div> <div><br></div> <div><font size="3">그런데 문제는 비싼 전기로 수소를 만들어 차를 굴릴 거면 굳이 왜 수소를 만들어</font></div> <div><font size="3">연료를 쓰냐는 원초적인 문제가 있다.</font><span style="font-size:medium;"> 그냥 배터리 전기차 쓰면 되쟎아? </span></div> <div><span style="font-size:medium;">배터리 전기차는 100km 운행에 들어가는 연료비가 2.4 달러 정도.</span></div> <div><span style="font-size:medium;">미국에서 갤런당 3달러, 25 MPG 승용차의 연료비는 100km당 8달러 정도이다.</span></div> <div><span style="font-size:medium;">즉 전기분해 수소차는 연료비가 전기차에 비해 무려 7-8 배, 휘발유차의 2배나 들어간다.</span></div> <div><font size="3"><br></font></div> <div><font size="3">3) 부생수소 </font></div> <div><span style="font-size:medium;">석유를 정제하면 나오는 나프사를 화학공장에서 분해해서 플라스틱이나 화학섬유 등을 </span></div> <div><span style="font-size:medium;">만드는 화학원료을 만드는데</span><span style="font-size:medium;"> 그 과정에서 공짜로 수소가 나온다. </span></div> <div><font size="3">이게 부생수소라는 건데 지금 산업적으로 파는 수소는 대부분 이 부생수소를 </font></div> <div><font size="3">정제해서 반도체나 각종 수소가 필요한 화학공장 등에 파는 거다.</font></div> <div> <div><font size="3">이런 부생수소는 주로 울산 여천등 대규모 화학공장에서 생산되는데 </font></div> <div><font size="3">서울 등 소비지까지 </font><font size="3">수송비 등 파는 값이 비싸니까 그냥 자체적으로</font><span style="font-size:medium;"> </span></div> <div><span style="font-size:medium;">보일러 연료로 소모해 버리는 경우도 많다.</span><span style="font-size:medium;"> 부생수소는 생산비는 싼데 수송비가 비싸다.</span></div></div> <div><font size="3"><br></font></div> <div> <div><font size="3">그런데 이게 다른 거 생산하느라 나오는 부산물에 불과하니 생산량이 한정되어 있다.</font></div> <div><font size="3">부생수소 생산을 늘이려고 따로 수소만 증산을 할수는 없다는 것이다.</font></div> <div><font size="3">또 지금도 수소가 쓰이는 산업적 수요처가 따로 있으니 이걸 자동차용으로 </font></div> <div><font size="3">돌리는 것도 한계가 있고 </font><span style="font-size:medium;">국내에서 생산되는 부생수소 생산량의 1/3 정도를 </span></div> <div><span style="font-size:medium;">자동차용으로 돌린다하더라도</span><span style="font-size:medium;"> 연간 몇 십 만대 정도의 수소 승용차 굴릴 수 있는 </span></div> <div><span style="font-size:medium;">정도에 불과하고</span><span style="font-size:medium;"> 그 이상 넘어가면 1) 2) 번 방법으로 따로 수소를 생산해야 한다.</span></div></div> <div><span style="font-size:medium;">우리나라에 굴러다니는 자동차는 대략 2천만대니 극히 일부만 이용가능하다.</span></div> <div><br></div> <div><font size="3">4) 원자력 분해</font></div> <div><font size="3">원자력 발전소를 열심히 돌려서 싼 전기를 생산하고 그 전기로 전기분해해 수소를 </font></div> <div><font size="3">생산하는 </font><span style="font-size:medium;">방법이 있는데 그 방법은 2)번 전기분해 과 마찬가지로 그 전기를 </span></div> <div><span style="font-size:medium;">직접 전기차로 굴리지</span><span style="font-size:medium;"> 왜 수소로 변환해서 쓰냐는 문제가 나온다.</span></div> <div><br></div> <div><font size="3">또 특수한 초고온가스로(VHTR, Very High Temperature Reactor) 라는 신세대 원자로에서는 </font></div> <div><font size="3">섭씨 800도 고온에서 </font><font size="3">직접 물을 분해해서 화학적으로</font><span style="font-size:medium;"> 수소를 생산 할 수 있는데 </span></div> <div><span style="font-size:medium;">문제는 이거 연구와 실용화에는 지금부터 시작해도 최소 20년은 걸려야 된다는 거다.</span></div> <div><span style="font-size:medium;">일본 미국등 선진국에서도 소규모 연구는 되고 있지만 상용에 착수한 경우는 없다. </span></div> <div><font size="3">또 이것도 원자력발전소이기 때문에 비싼 원자력 발전소 건설비 문제나 </font></div> <div><font size="3">원자력 안전문제나 핵폐기물 문제는 다른 원자로 발전소나 마찬가지고.</font></div> <div><br></div> <div><font size="3">이런 원자력 수소의 가격은 대체로 부생수소를 그냥 보일러 연료로 </font></div> <div><font size="3">사용하는 경우와 맞먹는</font><span style="font-size:medium;"> 즉 kg 당 2.5-3달러 정도.</span></div> <div><font size="3">또 그렇게 싸게 생산을 해도 수요지에서 먼 원자력발전소에서 나온 수소를</font></div> <div><font size="3">어떻게 소비지까지 수송해야 하는냐는 문제가 있다.</font></div> <div><br></div> <div><font size="3">5) 수소 수송의 문제</font></div> <div><font size="3">사실 수소경제의 문제점은 생산이나 수소값이 아니다. 생산은 위의 1)-4) 방법으로 </font></div> <div><font size="3">공장이나 </font><span style="font-size:medium;">발전소에서 생산하거나 해도 그걸 소비지로 운반비가 너무 비싸다.</span></div> <div><font size="3">예를 들어 포항 앞바다에서 수소가 천연가스처럼 공짜로 펑펑 솟아나도 경제성이 없다.</font></div> <div><font size="3"><br></font></div> <div><font size="3">수소는 초고압으로 압축해서 운송해야 하는데 공짜나 다름 없는 부생 수소를 </font></div> <div><font size="3">생산지인 울산이나 여천 또는</font><font size="3"> 수소를 생산할 LNG 기지가 있는</font><span style="font-size:medium;"> 충남 보령에서 </span></div> <div><span style="font-size:medium;">서울까지 운반하는 비용이</span><span style="font-size:medium;"> 수소 생산비의 3배나 된다. </span></div> <div><br></div> <div><font size="3">LNG 천연가스는 20톤 짜리 탱크로리면 LNG 차 1000대 정도는 충전할 양을 </font></div> <div><font size="3">도심의 LNG 충전소 까지 수송할 수 있는데</font><span style="font-size:medium;"> 수소는 도심 진입도 안되는 </span></div> <div><span style="font-size:medium;">40톤 짜리 </span><span style="font-size:medium;">특수차량인 </span><span style="font-size:medium;">수소 튜브트레일러로 겨우 250-500 kg 밖에 운송이 안되고 </span></div> <div><font size="3">그거면 수소자동차 40-100대 정도 밖에 충전하지 못한다. 비용도 물론 엄청 비싸고.</font></div> <div><font size="3"><br></font></div> <div><font size="3">또 수소 파이프라인을 건설하려고 해도 초고압에 또 수소는 금속을 침식(수소취성)</font></div> <div><font size="3">하는</font><font size="3"> 성질이 있어서 파이프라인 건설비나 유지비가 비싸서 경제성이 없다.</font><span style="font-size:medium;"> </span></div> <div><font size="3">그래서 세계적으로 장거리 수소 수송 파이프라인은 건설된 사례가 없다.</font></div> <div><br></div> <div><font size="3">그래서 외국의 수소차 충전소는 수소를 공장에서 생산해서 배달하는게 아니고 </font></div> <div><font size="3">바로 충전소 자체에서 전기 분해로 생산해서 충전하는 방식이다.</font></div> <div><font size="3">미국 토요다 미라이 수소차 중전소에서는 하루에 80 kg 정도를 생산한다.</font></div> <div><font size="3">그게 생산비는 비싸도 수송비는 들지않으니 훨씬 싸게 먹힌다.</font></div> <div><font size="3">그게 수소 kg (수소차 100km 운행 가능) 18달러이다.</font></div> <div><font size="3">그런데 그렇게 전기분해로 수소차 굴릴 거면 배터리 전기차 굴리는게 </font></div> <div><font size="3">훨씬 에너지 사용효율이 높고 경제적이라는 2) 번의 문제가 걸린다.</font></div> <div><br></div> <div><font size="3">우리나라는 천연가스 충전소나 파이프라인은 잘 발달되어 있으니까 </font></div> <div><font size="3">그보다는 LNG 충전소나 수소충전소에서 천연가스를 자체 분해해서 </font></div> <div><font size="3">수소차에 충전하는게 더 낫다.</font><span style="font-size:medium;"> 온실가스나 아황산 가스가 발생하기는 하지만 </span></div> <div><span style="font-size:medium;">아무래도 전기분해 보다는 가격이 싸질 테니.</span></div> <div><font size="3">하지만 역시 1) 번의 문제와 같은 문제점을 가지고 있다.</font></div> <div><font size="3"><br></font></div> <div><font size="3">천연가스를 수소로 개질하는 설비는 대규모 설비가 아니라도 가능하다.</font></div> <div><font size="3">우리나라면 LNG 충전소를 확장해서 수소생산 설비를 만드는 것도 가능하다.</font></div> <div><font size="3">물론 대규모 개질 설비보다는 효율성이 훨씬 떨어지는 하지만.</font></div> <div><font size="3">물론 도심에 그런 수소생산 시설을 만드는 거는  도시 한복판에 </font></div> <div><font size="3">여수 석유단지 같은</font><span style="font-size:medium;"> 정유소 화학공장을 짓는 거나 마찬가지니 </span></div> <div><span style="font-size:medium;">근처 주민들의 반대가 극심하다는 </span><span style="font-size:medium;">문제가 있다.</span></div> <div><font size="3"><br></font></div>

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