수소경제 기본 개념 이해하기
출처 : 유진, 신한, 이베스트 증권사 리포트
수소경제와 수소차에 대해 아무것도 모르는 경영학과 출신으로서, 차근차근 수소경제와 수소차에 대해 공부해보고자 한다. 중, 고등학교 화학시간에 나름대로 잘 따라갔던 것 같은데 지금 머리 속에 남은 건 하나도 없다...
수소란?
수소(水素)는 자연계에 존재하는 원소들 중에 가장 작은 원자들로 구성되어 있는데, 수소 원자 두 개가 결합한 이원자 분자 상태가 안정한 원소 상태이며 분자식은 H2이다.
수소는 주기율표에서 원자 번호가 1인 첫번째 원소이고 원소 기호는 H이다. 우주에서는 우주 질량의 약 75%, 원자의 개수로는 90%를 수소가 차지하고 있다고 할 만큼 수소가 풍부하며, 우주에서 수소의 대부분은 단원자 상태(H)로 존재한다.
수소는 매우 가벼운 원소여서 지구의 대기권에는 극소량이 존재하고 (부피비로 약 1 ppm), 지구의 지각권에서는 물 분자나 유기 화합물과 같이 화합물을 이룬 상태로 대부분 존재한다. 지구 표면에서는 산소와 규소에 이어 세 번째로 많은 원소이다.
출처 : [네이버 지식백과] 수소 [hydrogen] (화학백과)
우주 질량의 75%, 원자갯수로는 90%를 차지할 만큼 수소는 풍부하다. 지구 표면에서는 산소와 규소에 이어 세 번째로 많은 원소라고 한다. 결국 핵심은, 이 수소로 충분히 저렴하게 에너지를 만들어 석유에너지를 대체하여 친환경적인 에너지로 탄생할 수 있는지일 것이다.
수소 경제란?
수소를 생산하고, 생산된 수소를 운반 및 저장하며 최종적으로 수소 전력을 만들어 소비하는 경제를 의미한다. 화석연료가 고갈될 것이라는 전망에 따라 석탄 및 석유 연료의 대안을 수소에서 찾아 수소가 에너지가 되는 미래의 경제다. 탄소경제에 대비되는 개념으로 제레미 러프킨이 2002년 출간한 책 <수소경제>에서 처음 제시했다.
왜 수소 경제가 각광받는가?
1. 전기 생산 과정에서 배기가스 발생이 없다. 따라서 온실가스와 오염물질을 배출하지 않는다.
2. 앞서 살펴본 것처럼 수소는 우주의 75%를 구성할 정도로 많이 존재한다.
3. 수소는 전기, 열에너지 등 최종 에너지로의 변환이 가능할 뿐만 아니라, 전기와 달리 대용량을 장기간 저장이 가능해 글로벌 관점에서 시간, 공간적 에너지 분배 시스템에 획기적인 변화를 일으킬 수 있는 잠재력을 갖고 있다.
-> 여기에 더불어, 한국만의 이유로는 a.한국은 수소차와 발전용 수소연료전지 보급 세계 1위로, 글로벌 시장에서 선도적인 위치를 차지할 수 있으며, b.태양광, 풍력 등 재생에너지 자원이 부족한 한국이 탈탄소화를 할 수 있는 필수적인 방법인 동시에, c.에너지 다각화를 통한 에너지 안보 구축이 있다.
수소에너지가 경제성이 있을까?
수소의 경제성 확보 기준은 1kg당 3달러 수준이다.
태양광, 풍력 등 재생에너지 발전 단가(LCOE)가 하락하고, 수전해 비용이 개선되며, 수소 생산/유통설비 규모의 경제로 2050년에는 수전해수소(그린수소)*의 생산단가가 현재의 1kg당 $2.5~$4.6 수준에서 $0.8~$1.6 수준까지 하락할 것으로 예상한다. 이에 대략 2030년경에는 수소경제가 본격화 할 수 있을 것으로 전망한다.
수소 생산 방식
수소의 생산 방식은 크게 세 가지로 나뉜다. 현재 90%의 수소는 2번 개질수소 방식으로 생산되며, 앞으로의 과제는 이를 3번 수전해수소로 전환하는데 있다 한다.
1. 부생수소
석유화학 공정이나 철강 등을 만드는 과정에서 부수적으로 나오는 수소로, 나프타 분해 과정 등에서 생산된다. 부생수소는 부산물로 발생하는 수소를 활용한다는 점에서 생산량에 한계가 있으나, 수소 생산을 위한 추가설비 투자비용 등이 없어 경제성이 높다는 장점이 있다.
출처 : [네이버 지식백과] 부생수소 (시사상식사전, pmg 지식엔진연구소)
2. 개질수소
천연가스와 수증기의 화학반응으로 생산되며, 천연가스 공급이 원활하다면 대량생산이 가능하지만 이산화탄소를 발생시킴
출처:신한금투 리포트. 하단 원문 참조.
3. 수전해수소(그린수소)
전기로 물을 분해하여 얻으며, 친환경이어서 그린수소로 불리지만 현재의 기술로는 경제성이 낮아 기술 개발 및 가격 경쟁력 확보가 필요
출처:신한금투 리포트. 하단 원문 참조.
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