바로가기 메뉴
본문내용 바로가기

미디어룸 | 고객과 늘 함께 같은 꿈을 꾸며 행복한 희망의 메시지를 전하겠습니다.

디스커버 한화

url 프린트 페이스북 트위터

한화 전문가가 직접 설명해주는 ‘수전해 그린수소’ A to Z
2021/11/25

 

수소에너지, 수전해, 음이온 교환막 등 전 세계적으로 대대적인 친환경에너지 전환에 몰두하고 있는 시기인 건 알겠는데 그래서 뭐가 어떻게 변하고 어디에 좋은 건지 검색을 해봐도 온통 어려운 단어들뿐인데요. 지구를 위한 수소에너지 연구개발을 응원하고 싶어도 어려워서, 몰라서 못 했던 분들이라면 집중! 오늘 한화저널에서 수소에너지와 수전해 기술에 대한 모든 것을 설명해드릴 예정이랍니다. 한화 전문가에게 직접 설명 듣는 수전해 그린수소 A to Z! 함께 만나볼까요?

 


수소에너지와 수전해 기술, 이를 바탕으로 수소밸류체인을 구축 중인 한화의 모습이 궁금하다면 아래 한화솔루션 수소사업추진실 백승현 과장의 인터뷰 내용을 확인해 보세요!

 

 

 


 

 

Q. 환경과 기후위기를 위해 에너지 전환이 가장 시급한 과제로 대두되는 이유는 무엇인가요?

간단하게 말씀드리면 ‘인류가 살기 위해서’입니다. 더워지는 지구에 대한 위기감이 높아지면서 세계는 1.5℃를 주목하고 있습니다. 여기서 1.5℃란, 산업화 이전 대비 1.5℃ 이내로 지구의 평균기온 상승을 제한하자는 것입니다. 이를 위해서는 온실가스인 탄소배출을 줄여야 하며, 화석연료 기반의 에너지원을 친환경에너지원으로 대체해야 하죠. 우리가 살아가는 이 지구를 위해 에너지 전환은 필수가 되었고 이에 세계 각국은 탄소중립을 선언하며 친환경에너지로의 전환을 모색하고 있는 것입니다.

 

Q. 친환경에너지로 수소에너지가 주목받는 이유는 무엇인가요?

수소는 질량 기준으로 우주 물질의 75%를 차지할 정도로 풍부하며 지역적 편중이 없는 보편적 에너지원입니다. 장기간 대용량 저장이 가능하며 에너지 효율 또한 높죠. 뿐만 아니라 그린수소는 생산과정에서 탄소 배출이 없는 환경친화적인 자원이기도 합니다. 이러한 다양한 특장점이 있기 때문에 최근 수소가 친환경에너지원으로 주목받고 있는 것입니다.

 

이처럼 수소에너지는 재생에너지가 가진 변동성이라는 한계를 극복할 수 있고, 흡수된 에너지를 장기간 보관할 수 있다는 독보적인 특장점을 갖고 있습니다. 이에 수소에너지는 탄소중립과 기후위기라는 인류의 큰 숙제를 해결할 방안이 된 것이죠. 이제 수소에너지는 선택이 아닌 필수가 되었는데요. 그렇다면, 수소에너지는 어떻게 생산할 수 있을까요? 

 

 

 

Q. 수소에너지의 생산 방법이 궁금해요.

수소는 생산방식과 원료에 따라 그레이수소, 블루수소, 그린수소로 나누어집니다. 먼저, 그레이수소는 석유화학이나 제철 공정의 부산물로 산출되는 부생 수소와 화석연료를 활용하여 촉매반응으로 생성된 추출 수소를 말합니다. 화석연료를 활용하기 때문에 생산 과정에서 이산화탄소가 발생하죠. 

 

다음으로 블루수소는 그레이수소를 생산할 때 배출되는 이산화탄소를 포집하여 대기로 배출하지 않는 수소를 뜻합니다. 이산화탄소를 포집∙저장하긴 하지만, 화석연료를 사용하기에 온전한 친환경에너지라고 하긴 어려우며 이산화탄소를 완전히 제거하진 못해 그에 따른 한계가 존재하기도 합니다. 

 

마지막으로 그린수소는 생산 과정에서 이산화탄소를 발생시키지 않는 청정수소입니다. 태양광, 풍력과 같은 신재생에너지를 통해 얻은 전기에너지를 물에 가해 수소와 산소를 생산하며, 이 모든 과정에서 이산화탄소 배출이 전혀 없기 때문에 그린수소는 온전한 친환경에너지라고 할 수 있습니다. 

 

탄소 배출이 전혀 없는 친환경에너지, 그린수소를 생산하기 위해서는 오늘의 주제인 ‘수전해 기술’을 필요로합니다. 수소에 대한 기본 개념은 짚고 넘어갔으니 이번에는 수전해 기술에 대해 본격적으로 알아볼까요?

 

 

 


 

수전해 기술이란, 물을 전기분해하여 분리막으로 이온을 이동시킴으로써 수소와 산소를 생성하는 전기화학적 기술을 뜻합니다. 말 그대로 물을 분해한다는 것이죠. 수전해 기술에는 대표적으로 세 가지 방법이 있는데요. 이 세 가지 방법과 한화솔루션이 개발 중인 수전해 기술까지, 백승현 과장의 설명을 통해 알아보도록 하겠습니다.

 

Q. 수전해 기술의 종류와 각 기술에 대한 장단점은 무엇인가요?

대표적인 수전해 기술에는 AEC, PEM, AEM이 있습니다. 이 세 가지의 기술적 개념은 동일하지만 어떤 이온을 이동시키는지와 사용하는 전해질에 따라 AEC, PEM, AEM으로 구분됩니다.

 

 

먼저, AEC(Alkaline Electrolysis Cell)는 전기 전도도를 높이기 위해 전해질로 알칼리성 물질인 KOH를 사용하고 분리막을 통해 음이온을 이동시키는 기술입니다. AEC는 세 기술 중 가장 일찍 상용화된 기술로 설비 투자 비용이 낮다는 게 가장 큰 장점입니다. 하지만, 다른 기술 대비 수소 생산성이 낮고 설비 자체의 크기가 크기 때문에 상대적으로 넓은 부지를 필요로 한다는 단점이 있죠. 또한 그린수소 생산을 위해 재생에너지와 연계했을 때 전력생산 변동성에 대응하기 어렵다는 단점이 있습니다.

 

PEM(Proton Exchange Membrane Electrolysis Cell)은 전해질 없이 순수한 물을 전기분해하여 분리막을 통해 양이온을 이동시키는 기술입니다. PEM은 최근 재생에너지와 연계한 수소 생산 기술로 주목받고 있습니다. AEC 기술 대비 수소 생산성이 높고 재생에너지와 연계했을 때 변동성에 대응이 용이하며 상대적으로 설비 설치에 적은 부지를 필요로 한다는 점을 장점으로 꼽을 수 있죠. 하지만, 설비 투자 비용이 높다는 단점이 존재합니다.

 

마지막으로 AEM(Anion Exchange Membrane Electrolysis Cell)은 AEC와 마찬가지로 알칼리성 물질인 KOH를 전해질로 사용하고 분리막을 통해 음이온을 이동시키는 기술입니다. AEM 기술은 AEC와 PEM의 장점을 모두 갖고 있는 기술이라 평가받습니다. 수소 생산성과 전력 변동성에 대한 대응, 설비 투자비 측면에서 장점을 갖고 있고 설비 설치에 필요한 부지 면적도 적기 때문에 현재 차세대 기술로 주목받고 있습니다.

 

현재 한화솔루션 수소기술연구센터에서는 기존 수전해 기술 대비 우수한 성능을 가진 ‘음이온 교환막 수전해 기술(AEMEC)’을 개발하고 있습니다. 한화솔루션의 차세대 수전해 기술인 음이온 교환막 수전해 기술은 초기 투자비가 낮고, 높은 생산성, 재생에너지와 연계해 그린수소를 생산하는 반응 특성 역시 우수하죠. 한화솔루션 케미칼 부문은 그린수소 생산을 위한 음이온 교환막 개선 및 양산화를 위해 연구 개발에 박차를 가하며 수전해 선도기업으로 성장하고자 합니다.

 

 

 

 

 


 

한화솔루션은 그간 수소에너지 개발에 적극 참여하며 다양한 경험과 성장을 쌓아왔는데요. 한화솔루션의 발전 과정 그리고 이를 통해 한화가 그리는 미래 수소 경제는 무엇일지, 백승현 과장의 이야기를 좀 더 들어보겠습니다.

 

Q. 지금까지 한화솔루션은 수소에너지 개발에 어떤 발전 과정을 거쳐왔나요?

한화솔루션은 1979년부터 현재까지 CA(Chlor-Alkali)* 공정을 통해 수소를 생산, 판매하고 있습니다. 한화솔루션 케미칼 부문의 CA 사업은 수전해조와 동일한 방법으로 수소, 염소, 가성소다를 생산하고 있으며 그에 따라 수전해조 기술의 이해뿐만 아니라 수전해조를 안정적으로 운전하여 수소를 생산할 수 있는 사업역량까지 보유하고 있죠. 이러한 역량을 바탕으로 수전해 기술 개발뿐만 아니라 안정적인 수소생산시설 구축 및 운영이 가능할 것으로 기대되고 있습니다. 

 

 *CA(Chlor-Alkali): 염소와 가성소다로 대표되는 무기화학 제품을 의미하며 제지섬유세제금속전기/전자 소재 등 다양한 산업분야에서 널리 활용됨

 

 

수소 생태계 관련 수소전기차 보급수 세계 1위가 우리나라라는 사실, 알고 계셨나요? 이뿐만이 아닙니다. 수소연료전지 보급률 역시 40%에 달하며 세계 최고 수준이죠. 그럼에도 수소 생산, 저장, 운송 분야는 경쟁국에 비해 많이 뒤처져 있다고 하는데요. 한화솔루션은 수전해 기술 개발과 그린수소 생산 다각화를 통해 수소 생태계에서 생산과 저장 분야를 선도하는 글로벌 기업으로 성장하고자 쇄신할 계획입니다.

 

Q. 미래 수소에너지 개발 사업에 대한 한화의 비전은 무엇인가요?

먼저, 한화솔루션 큐셀 부문이 태양광 발전으로 생산한 재생에너지와 케미칼 부문의 수전해 기술을 연계해 그린수소를 대량 생산할 계획입니다. 이렇게 생산된 수소는 한화솔루션 첨단소재 부문의 플라스틱 복합소재 기술을 활용한 수소 탱크에 담아 안전하게 저장 및 운반될 예정이죠. 한화파워시스템이 수소 압축기 등 수소 충전 시스템을 담당하고 한화임팩트는 기존 LNG 가스터빈을 개조해 천연가스에 수소를 섞어 연료로 활용하는 ‘수소혼소 가스터빈 개조사업’을 수행하고 있으며, 앞으로는 100% 수소로만 발전하는 수소전소발전기로 연구∙개발해 나갈 계획입니다. 

 

이처럼 한화솔루션이 수전해 기술을 개발하면 한화만의 수소밸류체인을 완성함으로써 최종적으로 한화는 “그린수소 Total Solution”을 공급하는 글로벌 탑티어로 성장할 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

 

극단적인 이상기후는 기후의 뉴노멀이 되어가고 있습니다. 올해 평균 온도는 산업화 이전 대비 약 1.09℃ 높아질 것으로 관측된다고 하죠. 이처럼 친환경에너지로의 전환, 그린수소 생산은 기후위기 극복을 위한 필수 과제가 됨으로써 수소에너지 개발 및 상용화의 속도는 더욱 빨라질 것으로 기대되는데요. 오늘 한화저널에서 소개해드린 그린수소와 수전해 기술 상용화를 위한 국내 연구진의 활약에 앞으로도 많은 관심 부탁드리며 한화의 ‘수전해 기술’과 한화가 그리는 수소밸류체인에도 힘찬 응원 부탁드리겠습니다!

 


 

연관 콘텐츠

최신글

목록
상단으로가기