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초고온원자로-연계 황-요오드 사이클에 의한 수소 생산

전문가 제언: ○ 앞으로 수소가 전기와 함께 공해물질을 배출하지 않는 깨끗한 에너지 운반체로 등장할 것은 의심의 여지가 없다. 그러나 현재 가장 비용-효율적인 수소 생산방법은 탄화수소의 수증기 개질인데, 공정 중에 온실가스인 이산화탄소의 대기 방출이 많다. 더구나 앞으로 도래할 화석연료 고갈에 대비하여 화석연료를 사용하지 않고 온실가스 배출을 최소화 하는 수소 제조방법의 개발은 절실한 문제이다.

○ 여기서는 원자력(예: 초고온로)를 수소 제조의 열원으로 사용하는데, 이는 대기 중 이산화탄소 배출을 억제할 수 있는 방법이다. 그동안 원자력이 주는 사회적 위험성과 원자력발전 사고(예: 체르노빌, 스리마일 아일랜드)가 보여준 실질적 피해가 특히 유럽을 중심으로 전 세계적으로 대중에게 원자력발전소 건설에 거부감을 주어왔다. 최근 석유가격 폭등과 온실가스의 공해물질 배출의 억제 필요성이 세계적으로 다시 원자력 수용의 설득력을 높여주고 있다.

○ 열-화학적 물 분해는 고급 에너지 운반체인 전기를 이용하지 않고 가용 에너지원을 이용한 수소 생산에 가장 가능한 방법으로 간주되어 왔다. 그러나 열의 흐름과 물질의 흐름이 일치되지 않고 여러 곳에서 열-교환이 필요하며, 이로 인한 에너지 손실로 기술적 어려움이 많다. 더구나 중간 매질로 고체가 포함되는 경우 그 취급이 어렵고, 기기의 비용이 높아 비효율적인 결과를 가져온다. 여기서 제시하는 황-요오드 사이클은 고체상이 개입되지 않으므로 사이클의 고효율 잠재성이 있다.

○ 열-화학 사이클의 매질 선정 조건으로 고려되는 것은 가격이 싸고 부식성이 낮으며 인체 독성이나 생태계 악영향이 없어야 한다. 그 외에 화학적, 물리적, 열역학적 여러 조건으로 반응이 간단하고 반응 단계가 적으며 반응속도가 충분히 빨라야 하는 것이다. 그러나 이 모든 조건을 모두 만족시킬 물질은 실질적으로 얻기 어려우므로 그 중 몇 조건은 희생하는 수밖에 없다. 여기에서 선택한 황-요오드 매질은 부식성이 높고 가격이 비싼 결점이 있으나, 그럼에도 불구하고 다른 열-화학 사이클보다 더 기대된다는 평가를 받고 있음은 다른 조건을 만족하기 때문이다.

저자: X. Vitart, A. Le Duigou, P. Carles
자료유형: 학술정보