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21세기의 에너지: 수소 에너지 시스템

전문가 제언: ○ 본문은 지금의 전력과 함께 앞으로 유용한 에너지 매질이 되리라고 기대되는 수소의 연료로서 우수성을 강조하는 글이다. 현재의 화석연료(주로 석유와 천연가스) 의존 시스템, 비교적 풍부한 화석연료인 석탄으로 합성연료를 제조 사용하는 시스템, 그리고 태양 에너지(풍력 같은 간접적 태양 에너지 포함)로 제조한 수소 에너지 시스템을 계량적으로 서로 비교한 것은 좋은 참고자료가 될 것으로 보인다.

○ 본문은 각 시스템에서 에너지 사용에 따른 사회비용(오염물질 배출로 인한 건강 및 환경 비용 포함)까지 포함하여 수소 에너지가 가장 비용 효율적이라 주장한다. 이는 틀린 말은 아니다. 그러나 시장에서 에너지 비용은 이런 사회비용(본문에서는 외부 비용)을 포함하지 않는다. 따라서 기존의 방식대로 계산한 각 시스템의 비용도 병기했으면 더 좋은 참고가 되었을 것이다.

○ 수소는 연료 자체로서는 최종 사용자에게 오염이 없다. 그러나 재생에너지에 의하여 제조될 때만 수소는 청정에너지라 할 수 있다. 현재 수소 제조 방법으로 가장 경제적인 천연가스 수증기 개질(현재 비용 1.6달러/휘발유 해당 l: 현재 세금 전 휘발유 가격 약 0.2달러에서 0.3/l)은 CO2를 다량 배출함으로 청정 공정이라 할 수 없으며 따라서 여기서 생산된 수소도 청정에너지라 할 수 없다.

○ 연료로서 수소는 단점도 있다. 수소는 무게 기준으로 에너지 밀도가 가장 높은 연료이지만 부피 기준으로 에너지 밀도는 가장 열악하다. 디젤이 9.5, 휘발유가 8.6kWh/l인데 비하여 수소는 -253℃의 액체일 때 2.5, 700bar의 기체일 때 1.3, 그리고 300bar의 기체일 때는 0.68에 불과하다. 이는 에탄올의 5.9, 300bar인 천연가스의 3.6보다도 열악한 것으로 수송용 연료로서 가장 큰 약점이 되고 있다.

○ 수소 제조의 촉망되는 방법으로 간주되는 물의 전기분해도 전반적인 효율은 오직 25%의 범위이다. 에너지 소요량은 생산된 H2㎏당 53.4 내지 70.1kWh의 범위이다. 이 기술은 오직 저-비용의 전기(1 내지 2 ￠/kWh)가 있을 때만 경쟁력이 있다.

저자: T. Nejat Veziroglu, Sumer Sahin
자료유형: 학술정보