녹색기술소개: 수소 제조 기술의 현황과 전망(2)

- 저탄소를 넘어 NO탄소 시대로! -

현재 전 세계의 수소생산량은 연간 4,500만톤 정도이며 이 중 48%가 천연가스 스팀 개질 기술로 생산되고, 30%가 석유의 개질반응으로, 18%가 석탄의 개질로, 4%정도가 물의 전기분해로 생산되고 있다. 표1에 수소제조기술별 공급원료, 제조효율 및 기술 성숙도를 정리하였다. [표 1] 수소제조기술별 공급원료, 제조효율 및 기술 성숙도 수소제조기술 공급 원료 제조효율 기술 성숙도  천연가스 증기 개질 천연가스 65-80% 상업화 바이오로부터의 액체 개질 바이오매스   기상 개질 바이오액체 (에탄올) 67% 중기 수용액상 개질 바이오매스 35-55% 중기 가스화 석탄, 바이오매스   석탄 석탄 58% 상업화 바이오매스 바이오매스 35-45% 단기 수전해 전기(태양,바람,핵,지열), 물, 열   알칼라인 전해질 물, 전기 50-60% 상업화 고체고분자전해질막(PEM) 물, 전기 55-70% 단기 고체 산화물 전해셀 물, 열 30-60% 장기    수소 제조 기술의 가장 중요한 목표는 제조효율은 높게 유지하면서 제조원가를 낮추는 것이다. 미국의 에너지부(Department of Energy, DOE)가 제시한 제조기술별 수소제조원가 목표는(표2 참조), 우리나라가 향후 지향해야 할 수소제조기술의 연구개발 방향에 중요한 참고가 될 것이다. [표 2] 미국 에너지부의 수소제조기술별 목표 원가(DOE Cost Target) 수소제조기술 년도 목표 원가($)/gge 천연가스 증기 개질 2010 2015 2.05 1.70 바이오로부터의 액체 개질 2014 2019 3.25 <2.65 석탄과 바이오매스의 가스화 2009  2017 1.60 1.10 알칼라인 전해질 수전해 2009 2017 5.20 <2.70 PEM형 수전해 2009 2017 4.80 <2.70 고체 산화물 전해셀 수전해 2009 2017 - <2.00 * gge (gasoline gallon equivalent) 가솔린의 액체 1갤런이 내는 에너지의 양과 같게 요구되는 연료의 양    한편 일본은 WE-NET(World Energy Network, 세계 각지의 재생에너지를 이용한 세계적 규모의 수소에너지 망) 프로젝트를 3단계에 걸쳐 (1단계 1993년~1998년, 2단계 1999년~2005년, 3단계 2006년~2020년) 수전해를 통한 수소 제조를 최종 목표로 수행해오고 있다. 일본의 WE-NET 프로젝트에서는 수전해 기술로 수소를 제조시 장치의 소형화가 가능하고, 안정성이 높고 높은 제조 효율을 갖는 장점이 발표되었고, 물분해에 필요한 신재생에너지의 이용 단가가 낮아지는 추세임을 감안해 볼 때, 우리나라의 경우 미국과 같이 수소제조기술별로 특화된 목표를 갖고 연구개발을 진행하되, 연구개발의 선택과 집중에 따른 효율 제고라는 측면에서 일본의 연구결과를 전략적으로 참고하는 것도 중요할 것으로 판단된다.    미국과 일본의 수소제조기술 현황으로부터 우리나라의 수소제조기술 확보 전략을 조심스럽게 전망해보면, 단기적 전략기술로서는 비수기의 재래 발전전력으로 수전해하여 수소를 생산하여 수소스테이션에서 직접 수소를 공급하는 것이 유망하다고 판단된다. 특히 일본, 캐나다, 프랑스 등과 같이 원자력 발전이 널리 보급된 우리나라는 심야의 잉여 전력을 이용한 수전해 기술로 수소를 제조하는 것을 전략적으로 접근할 필요가 있을 것이다. 중장기적 전략기술로서는 태양광이나 풍력 등의 신재생에너지로 수소 스테이션 현장에서 수전해하여 수소를 제조하는 기술이 유망하다고 판단되며, 수소 제조 원가를 낮출 수 있는 독자적인 원천 기술 개발을 통한 상업화 전략이 중요할 것이다. <참고자료> 1. 수소제조 및 저장기술 특허동향, 특허청 (2007.10.) 2. 공업화학 제19권 제4호, p. 357-365 (2008.08.) 3. “Hydrogen Production Roadmap", FreedomCAR and Fuel Partnership (2009.01.) 4. 월간전기설비지, 한국전기공사협회 (2004.05.) 5. "수소: 미래의 자동차 연료“, www.reseat.re.kr

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