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'수소' 대용량 저장하고 장거리 운반방법 찾았다

수소 저장·이송 기술 확보 경쟁 치열…KIST, LOHC 기반 수소충전소용 공급장치 개발

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By 신지원 기자 Posted19-03-31 15:32 Comments2건
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태양광, 풍력 등 신재생에너지의 가장 큰 난제 중 하나는 생산량을 정확하게 예측하기 어렵다는 점이다. 기술 특성상 전력수요와 공급이 일치하지 않는다. 이를 해결하려면 잉여전력을 장기간·대용량으로 저장하는 수단이 필요하다. 2017년 신재생에너지 발전 비중이 30%를 넘어선 독일의 경우, 태양광·풍력단지에서 발생한 잉여전력을 수소로 저장·운송·이용하는 방식으로 이 문제를 풀었다.

이처럼 수소를 대용량 저장 수단으로 삼아 장거리 운송하는 LOHC(Liquid Organic Hydrogen Carrier, 액상유기화합물을 이용한 수소 저장 기술) 연구가 세계적으로 활발하다. 수소를 수소화가 용이한 액체에 용해해 보관·수송한 후 탈수소화를 거쳐 수소를 재추출하는 방식이 쓰인다. 수소는 가솔린 보다 에너지 밀도가 약 3배 높아 대용량의 재생에너지를 저장하기에 가장 효율적인 저장·운반체로 꼽힌다. 수소경제 구현을 위한 요소 기술로 거론되는 이유다.

한국과학기술연구원(KIST) 청정신기술연구소도 대용량 수소 저장·운송기술을 개발하고 있다. 연구소는 29일 서울 성북구 KIST 본원에서 열린 한국과학기자협회 세미나에서 연구 내용을 소개했다. 윤창원 KIST 수소·연료전지연구단장은 “KIST는 미국 북태평양 국가연구소(PNNL), 중국 우한대학 등 국내외 대학과 연구소, 기업들과 긴밀히 협업하며 수소운반체 LOHC에 대한 연구를 추진하고 있다”고 밝혔다.
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윤 단장은 “LOHC는 수소화 반응(수소 저장) 및 탈수소화 반응(수소 방출)을 몇 번이고 반복할 수 있고, 현재의 가솔린 인프라를 그대로 이용할 수 있는 만큼 대규모 수소저장과 이송이 가능한 경제적인 기술”이라고 설명했다. 그의 설명에 따르면, LOHC는 전기차 1대당 약 5kg의 수소를 충전한다고 가정할 때, 1㎥ 부피를 갖는 LOHC는 수소전기차 10대 이상을 충전할 수 있는 수소를 저장할 수 있다.

현재 LOHC는 기초연구단계로 톨루엔, 열유체 등 원유정제과정에서 쉽게 얻을 수 있는 물질을 활용하는 방법과 수소화 및 탈수소화를 원활하게 하기 위한 물질을 합성하거나 찾아내 활용하는 연구가 진행 중이다.

LOHC 기술은 상온·상압에서 보관·수송이 유리하다는 장점이 있지만, 수소화와 탈수소화 과정에 필요한 에너지와 비용, 적절한 촉매 선정 등이 해결과제로 남아 있다. 윤 단장은 “이 부분에 집중해서 에너지 손실과 비용을 줄이는 방법, 적절한 촉매를 찾는 연구를 지속하고 있다”고 설명했다.

해외 선진국에서도 LOHC 기술 선점을 위한 경쟁이 치열하다. 특히 일본 정부는 LOHC를 포함한 수소운반체를 이용해 해외에서 수소를 공급받아 사용하는 수소 공급망에 대한 국가 로드맵과 전략을 수립·이행하고 있다. 일본 정부는 브루나이에서 제조한 수소를 액체 메틸시클로 헥산으로 전환해 일본으로 들여와 가와사키 해안지역에 수소를 저장한 후 필요할 때 탈수소화반응을 통해 방출된 수소를 발전소의 연료로 활용한다는 계획이다.


KIST는 상용 화합물인 바이페닐과 디페닐메탄이 특정 비율로 섞여 있는 LOHC를 개발한 후 2017년 이를 활용한 국내 최초 대규모 수소저장·재방출 시스템을 개발한 바 있다. 윤 단장은 “KIST가 개발한 LOHC는 안정성이 높아 반복적인 수소 저장과 고순도 수소 재방출이 가능한 데다 저렴하고 대용량 LOHC 제작이 유리한 장점을 가지고 있다”고 설명했다.

KIST는 현재 이를 이용해 수소 충전소용 수소공급장치, 수소 기반 대용량 에너지 저장시스템, 독립 전원용 에너지 저장시스템 등 다양한 에너지원으로 활용하기 위한 연구를 추진하고 있다. 윤 단장은 “경제성이 확보된다면 수소 역시 석유처럼 대량으로 수출입해 사용할 수 있는 자원이 될 것”이라며 “국내에 이송·저장·분배하는 수단 개발이 반드시 필요하다”고 밝혔다. 또 “앞으로 수소 공급 인프라를 끌어 올려야만 지속 가능한 국가 경쟁력을 갖게 될 것”이라고 덧붙였다.

이날 앞서 연구소 소개를 맡은 한종희 KIST 청정신기술연구소장(책임연구원)은 “지난 1월 정부가 2040년까지 수소전기차(수소연료전기차) 누적 생산량을 620만대(내수 290만대, 수출 330만대)로 늘리는 것을 목표로 한 ‘수소 경제 활성화 로드맵’ 발표에서 보듯, 짧은 시일 내에 수소 경제가 본격 구현될 수 있을 것으로 믿는 사람은 드물다”며 “흔들리지 않고 꾸준히 투자할 필요가 있다”고 말했다.

한 소장은 또 “정부가 14년 전 ‘수소경제 마스터플랜’을 통해 관련 기술 개발을 추진 할 때와 지금의 가장 큰 차이라면, 현대 넥쏘 등 수소 전기차가 실제로 상용화 됐다는 것”이라며 “수소 전기차를 앞세워 수소 경제 관련 신산업을 혁신성장 동력으로 삼기 위해선 이를 둘러썬 수소 저장·공급 인프라 구축 및 고도화가 이뤄져야 한다”고 강조했다.


 화석연료는 연소 시 각종 오염물질 등을 배출하지만 수소원료는 물만 생성되므로 환경에 큰 해를 끼치지 않는다. 그리고 수소는 석유, 석탄, 천연가스보다 지구상에 많이 있고 물의 전기분해 등으로 쉽게 제조할 수 있다. 화석연료를 대체할 에너지를 찾고 그것들을 일상생활에서 편리하게 할 수 있도록 연구를 하는 과학자들이 존경스럽다.
 


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https://news.naver.com/main/ranking/read.nhn?mid=etc&sid1=111&rankingType=popular_day&oid=421&aid=0003910875&date=20190331&type=1&rankingSeq=7&rankingSectionId=105
IT/과학부 신지원 기자
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정정비님의 댓글

정정비

주목받고 있는 수소 에너지 기술의 발전 가능성을 보여 준 기사라서 매우 좋았습니다

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