녹색 수소로 가는 길

청정 연료원으로서 수소의 잠재력은 엄청납니다.

결국, 수소가 연료 전지에서 연소될 때 생성되는 주요 부산물은 수증기입니다. 수소 연료는 충분한 양으로 전력망에 전력을 공급하여 조명을 켜고, 작업하고 쇼핑하는 건물을 난방하며, 차량의 탄소 발자국을 크게 줄이고, 우리 모두가 의존하는 화학, 석유화학 및 철강 생산과 같은 산업에서 중요한 원료 역할을 계속 수행할 수 있습니다.

그렇다면 다음과 같은 질문이 있을 수 있습니다. 모두가 화석 연료를 수소로 대체하지 않는 이유는 무엇인가?

수소 자체는 청정 연소, 제로 탄소 연료 공급원입니다. 그러나 일반적으로 천연가스 및 석탄과 같은 탄소 집약적 연료를 사용하여 직접 또는 청정 생산 방법에서 소비되는 매우 많은 양의 전기를 생산하는 데 사용되는 에너지원으로 생산됩니다.

세계경제포럼에 따르면 최근 몇 년 동안 세계 천연가스의 약 6%와 세계 석탄의 2%가 수소 생산에 투입되었습니다. 세계경제포럼의 동일한 보고서에 따르면, 이로 인한 CO₂ 배출량은 연간 총 약 8억 3천만톤의 이산화탄소로, 이는 영국과 인도네시아의 CO₂ 배출량을 합한 것과 맞먹습니다.

오늘날 수소 생산의 가장 일반적인 방법은 혁신과 지속 가능성의 측면을 염두에 두고 설계되지 않았습니다. 반면 녹색 수소는 이를 유념하고 있습니다.

녹색 수소란 무엇인가?

“녹색” 수소로 간주되려면 탄소 제로 공정뿐만 아니라 풍력 및 태양열과 같은 재생 에너지원으로 구동되는 공정을 사용하여 수소를 생산해야 합니다. 

녹색 수소는 어떻게 생산하는가?

 가장 깨끗한 수소 생산 방법은 전기전해조를 사용하여 물(H₂O) 분자를 수소와 산소로 분리하는 전기분해입니다. 또한, 수소의 순도는 수소 경제 내에서 수소가 수행할 수 있는 역할을 결정하므로 분리 과정을 통해 수소에서 불순물을 제거해야 합니다.

과학 수업에서 이 과정이 물로 가득 찬 비커, 배터리에 연결된 금속 스트립 또는 와이어 두 개, 분리된 수소와 산소를 수집하기 위한 시험관 두 개로 구성된 소형 전해조에서 이루어지는 것을 보셨을 것입니다.

산업 규모에서, 단순히 전해조를 구동하기 위해 재생 에너지를 선택하는 것만으로도 녹색 수소 생산 공정이 이루어집니다.

녹색 수소의 용도는 무엇인가?

녹색 수소는 기존의 탄소 집약적 방법으로 생산된 수소에 의존하는 모든 응용 분야에 사용할 수 있습니다. 이는 다음과 같은 많은 산업과 공정이 탄소 중립성을 향해 나아가는 데 도움이 될 수 있음을 의미합니다.

• 발전
• 운송
• 의약품 제조
• 유리 정제
• 정유
• 반도체 생산

친환경 수소 생산의 과제는 무엇인가?

모든 이점에도 불구하고, 광범위하고 경제적으로 실현 가능한 녹색 수소 사용으로 가는 과정에서 극복해야 할 몇 가지 장애물이 있습니다. 다음은 몇 가지 도전 과제입니다.

전기분해는 에너지 집약적인 과정입니다.

널리 이용 가능하고 신뢰할 수 있으며 경제적인 청정 전력 공급원이 있기 전까지는 규모에 따른 녹색 수소 생산 비용은 여전히 엄청나게 많이 들 것입니다.

전기분해는 물을 많이 사용합니다.

특정 순도 표준을 충족하는 상당한 양의 물이 필요하며, 이는 녹색 수소 생산 시설의 위치에 지리적 제한을 줄 수 있습니다.

인프라를 구축해야 합니다.

당사는 견고한 천연가스 인프라를 보유하고 있지만, 운송을 위해 쉽게 용도를 변경할 수는 없습니다. 수소는 강철을 부서지기 쉽고 파손되기 쉽게 하는 경향이 있으므로 전용 파이프라인이 필요할 수 있습니다.

녹색 수소가 글로벌 에너지 전환에 미칠 것으로 예상되는 영향은 무엇인가?

국제에너지기구의 2022년 글로벌 수소 검토에 따르면, 전 세계 수소 수요는 2021년 9,400만 톤에 달했으며, 2030년까지 1억 1,500만~1억 3,000만 톤에 이를 것으로 추정됩니다. 기존의 수소 생산 방법으로 미래의 요구를 충족시키는 것은 실현 가능하지만 지속 가능한 해결책은 아닙니다.

녹색 수소는 글로벌 에너지 전환, 특히 다음과 같은 에너지원에 중요한 역할을 할 것입니다.

• 동력 차량 및 항공기
• 가정 및 사무실 난방
• 전기 생산
• 산업 공정 탈탄소화

녹색수소 생산을 가속화하기 위해 어떤 조치가 취해지고 있는가?

탄소 집약도가 낮은 미래로 전환하려는 전 세계적인 노력 가운데, 당사의 엔지니어들은 전해조 성능을 향상시켜 생산 비용을 낮추는 데 도움이 될 수 있는 녹색 수소 생산을 위한 새로운 촉매 코팅 멤브레인(CCM) 기술을 개발했습니다. 이 촉매 코팅 멤브레인은 현재 전해조 제조업체와 함께 테스트 중이며, 이 제조업체에서는 혁신적인 기술을 사용하여 전해조 효율과 전류 밀도를 높일 수 있습니다. 

CCM의 개발 외에도 당사의 수소 정제 기술은 수소 함유 공정 스트림의 고압에서 작용하여 산소, 물 및 질소와 같은 미량의 오염 물질을 제거합니다. 이를 통해 수소를 회수하고 순도 99.9% 이상으로 업그레이드하여 정제 요구를 충족할 수 있습니다.

Honeywell은 또한 최근 차세대 고처리량 전해조 기술을 개발하고 있는 회사인 Electric Hydrogen에 투자함으로써 친환경 수소 미래를 향해 노력하고 있습니다. Electric Hydrogen과의 협력을 통해 전해조 산업에 대한 이해를 높이고 촉매 코팅 멤브레인과 같은 혁신을 통해 미래의 요구사항을 지원할 수 있습니다.

녹색 수소 경제로의 전환을 가속화하기 위해, 미국은 최근 대체 연료 인프라, 지역 청정 수소 허브 등을 지원하는 것을 목표로 하는 다양한 인센티브를 포함하는 2022년 인플레이션 감축법을 통과시켰습니다.

전 세계 정부 기관 및 기타 민간 부문 기업들과 함께, 우리는 수소 기반 경제로 가는 길을 따라 녹색 수소 생산 및 운송의 도전을 극복하는 데 집중하고 있습니다. Honeywell이 녹색 수소의 미래로 가는 길을 단축하기 위해 무엇을 하고 있는지 자세히 알아보십시오.