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에너지/환경 2021년은 수소 시대의 원년

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2021-01-22 06:47:00
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출처 : https://www.sbbit.jp/article/cont1/50545

 

그린 에너지로서 ‘수소’가 다시금 주목을 받고 있다.

 

수소가 세계적인 트렌드가 되었다. 수소는 차세대 그린 에너지로서 이전부터 주목받아 왔지만, 파리 협정을 실현하기 위해 전 세계가 드디어 본격적으로 움직이기 시작했다. 수소는 발전, 태양광 및 풍력 등 재생에너지의 축전, 자동차의 동력, 산업용 연료 등 다양한 역할을 할 수 있다. 하지만 안정적으로 수소를 공급하는 파이프라인은 아직 개발 중이며, 수소 인프라 역시 충분하지 않다. 각국의 정부와 글로벌 기업들이 해당 분야에 막대한 투자를 시작하는 2021년은 어떤 의미에서 볼 땐 수소의 첫해라 할 수 있다.

 

 

▣ 수소 이용의 두 가지 접근방식

 

수소 이용의 접근방식에는 두 가지가 있다. 하나는 가정용, 상업용 연료, 주로 천연가스를 대체하는 것, 그리고 자동차의 휘발유를 대체하는 연료 등의 형태로서 널리 일반적으로 사용되는 목적을 가진 경우이다.

 

다른 하나는 집약적 이용, 예를 들어 공업지대의 중심부, 항만 등에 거대한 허브를 두고, 그곳에서부터 공업용 연료, 발전소, 컨테이너 운송용 연료를 일제히 전송하는 용도이다.

 

전자가 재생에너지에 의한 전력, 천연가스 등과 경쟁하며 인프라를 정비하는 데 많은 시간과 비용이 들어가는 데 반해, 후자는 천연가스 등의 화석연료에서 수소를 추출하는 ‘블루 수소’에서부터 시작한다 해도 산업 클러스터를 구성함으로써 스케일 메리트가 있다고 할 수 있다.

 

일반적으로는 먼저 이러한 산업 클러스터용 허브에서 시작하는 경우가 많다.

 

▣ 산업 클러스터에 도입함으로써 ‘그린 수소’로의 전환도 가능하다

 

IRENA(International Renewable Energy Agency)가 발표한 보고서에서도, 산업 클러스터에 수소를 도입함으로써 생산 측, 사용자 측 모두에게 시너지가 발생하여, 상승효과를 가져온다고 말한다.

 

또한 집중적으로 생산함으로써 수소의 비용도 낮아질 것으로 기대된다. 클러스터에 재생에너지에 의한 발전을 조합함으로써, 그것으로부터 수소를 추출하는 ‘그린 수소’로의 전환도 가능해진다.

 

IEA(International Energy Agency) 역시 수소의 공급과 수요를 스케일업하기 위해서는 4가지 열쇠가 되는 경제적 섹터 또는 밸류체인이 필요하다고 하는데, 그 중 하나가 바로 산업 클러스터이다.

 

IEA의 산업 클러스터의 정의는 더 구체적인데, ‘연안부의 항만 가까이에 위치하며’ ‘이미 수소 연료에 대한 수요가 존재하고’ ‘기존의 다양한 산업과 파이프라인 네트워크가 존재하며’ ‘CO2 보관 장소를 확보할 수 있어야 한다(블루 수소를 사용하는 경우, 부산물로서 CO2가 발생하기 때문에)’고 말한다.

 

현재 이러한 허브 시설이 가장 발전해 있는 곳은 영국이며, HyNet 노스웨스트라 불리는 계획에서는 2030년까지 저탄소 클러스터를 설립할 계획이다. 또한 2040년까지는 Net Zero 카본 산업 클러스터로 만들 예정이다.

 

각지에 산업 클러스터가 만들어짐에 따라, 점차 내륙부에서 수소를 제조하는 플랜트와 연계가 이루어져, 클러스터를 서로 연결하는 대변인이 생겨나 네트워크가 확장된다. 그로 인해 가정용, 상업용 에너지의 공급, 자동차 연료 공급 인프라도 확장되어, 본격적인 수소 사회가 도래한다. 하지만 이를 실현하려면 아직 많은 시간이 필요하다.

 

▣ 도시 전체에서 수소를 도입하는 사례도 있다

 

그러한 상황 속에서, 캘리포니아州 랭커스터市는 도시 전체에서 수소를 도입하는 것으로 화제를 모았다. 랭커스터는 로스앤젤레스의 북동쪽에 위치하며, 중국 BYD사의 EV 버스 제조 공장을 유치한 것으로 알려져 있다.

 

랭커스터市는 2020년 5월에 세계 최대의 수소 플랜트를 건설하고자 SGH2사와 합의했다고 발표하였다. SGH2는 Solena Group 산하의 수소 에너지에 특화된 기업으로서, 합의에 따르면 랭커스터시에 5에이커(도쿄돔 절반 정도 크기) 넓이의 플랜트를 건설하고, 2022년 하반기에 가동을 시작하며, 2023년에는 풀가동할 것이라고 한다.

 

이 플랜트에서는 Solena사의 특허 기술인 솔레나 플라즈마 인핸드 가시피케이션(SPEG)을 사용하여 주로 플라스틱, 폐타이어 등의 산업 쓰레기로부터 수소를 만들어낸다. 풀가동 시에는 하루에 1000킬로의 그린 수소를 생산할 수 있다고 한다. 1년이면 380만 킬로를 생산할 수 있으며, 이는 현존하는 그린 수소 플랜트의 3배가 넘는 생산 능력이다.

 

SGH2사에서는 ‘SPEG 기술을 통해 수소를 1톤 생산할 때마다 23~31톤의 CO2를 절감하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다’고 말하며, 그에 더해 원료로 플라스틱 쓰레기를 사용하기 때문에 다른 그린 수소 플랜트와 비교하여 5~7배 더 저렴하게 제조할 수 있다고 한다.

 

이미 캘리포니아주 내의 수소 스테이션이 플랜트에서 생산된 수소를 사겠다고 나서고 있으며, 플랜트가 완성된 시점에는 주로 주 내의 대형 트럭 운송을 위한 수소 스테이션에 공급할 예정이다.

 

이것이 실현되면, 플라스틱 쓰레기를 재활용한다는 면에서도 주목받겠지만, 이 기술이 실용화될지에 대해서 회의적으로 보는 전문가도 있다. 랭커스터시의 패리스 시장은 이 도시가 ‘세계 대체 에너지의 수도’로서 주목을 받아, 이에 찬동하는 도시가 잇달아 생겨나기를 바란다는 성명을 발표하는 등, SPEG의 성공을 내다보았다.

 

▣ 일본과의 연계

 

11월에는 일본의 정부 관계자도 랭커스터를 방문하였고, 그쪽에서는 일본의 도시와 연계하고 싶다는 뜻을 밝혔다.

 

그 이유는, 일본에서는 수소 제조 비용이 많이 들기 때문에 적어도 처음에는 수입에 의존할 수밖에 없기 때문이다. 따라서 일본은 세계 최대의 수소 플랜트를 갖게 될 랭커스터에 있어서는 주요 고객이 된다. 그에 더해 일본에 SPEG 기술을 이용하는 플랜트를 수출하여, 수소 제조 기술을 확장하고 싶다는 목적도 있다.

 

또한 랭커스터에는 히타찌 조선(造船) 이노베이션에 의한 혐기성 소화 플랜트도 존재하는데, 이는 유기 폐기물로부터 재생에너지(RNG)를 제조하고, 그것을 이용하여 수소를 만들어내는 기술이다.

 

수소에 관해서는 다른 일본 기업도 미국으로부터 주목받고 있다. 유타주 솔트레이크 부근에서는 소금호수의 지하에 터널을 뚫어, 세계 최대의 수소 스토리지를 만들 계획이다. 이것이 실현되면 ‘15만 가구에 1년간 전력을 공급할 수 있는’ 수소를 보관할 수 있다.

 

어드밴스드 클린 에너지 스토리지(ACES)라는 이름의 해당 계획을 진행하는 것은 미츠비시히타치 파워 시스템즈와 매그넘 디벨롭먼트이다. 완성되면 15만MWh를 보관할 수 있는 능력을 갖게 되는데, 이는 미국 전체의 리튬이온 전지에 의한 전력 스토리티 능력의 150배에 상응한다.

 

▣ 도요타와 이와타니산업이 진행하는 수소 스테이션 계획

 

또한 캘리포니아주에서는 도요타와 이와타니산업이 제휴한 수소 스테이션 건설 계획도 진행되고 있다. 수소 연료전지에 의한 MIRAI뿐 아니라, 대형 트럭 분야에서도 미국에 진출해 있는 도요타에 있어서는 수소 인프라를 마련하는 것이 FCV를 보급하는 열쇠라 할 수 있다.

 

주 정부 역시 총 3900만 달러의 수소 인프라 정비 계획을 진행 중이며, 수소 제조부터 보관, 인프라, 엔드유저인 자동차까지 폭넓은 업종에서 일본 기업이 주목받고 있다.

 

캘리포니아주는 가정 및 상업용 가스 배급의 정지도 시야에 두고 있다. 천연가스는 산업용, 수소용만 허용하고, 일반을 대상으로는 전력만 공급하겠다는 생각이다.

 

이미 실리콘밸리의 중심부인 산호세시에서는 신규 건설 주택에서 가스 인프라를 폐지하고 있다. 이러한 움직임을 이어받아, 로스앤젤레스 주변에 가스를 제공하는 서던캘리포니아 가스는 천연가스 파이프라인에 농축 수소를 혼입하여 운송하면, 현지에서 파이프라인이 수소를 분리하는 테스트 프로그램을 시작하였다.

 

▣ 전 세계 수소의 수요

 

내비건트 리서치에서는 전 세계의 수소 수요가 2035년에는 연간 35억 킬로에 달할 것이라고 예상한다.

 

에너지 이노베이션에서는 미국의 수소 관련 비즈니스가 2050년이면 1300~1700억 달러로 성장할 것으로 예측하였다. 이러한 거대한 시장을 둘러싸고, 다양한 기술이 개발되어, 2050년에는 전력 공급의 4분의 1이 수소가 될 것이라는 견해도 있다.

 

산업 클러스터 허브에서 시작하여, 일반 가정용 전력 및 연료로서도 수소가 사용될 날이 머지않았을지도 모른다.

 

 

[수소경제 실현을 위한, 수소ㆍ연료전지 관련 핵심기술 개발동향과 시장ㆍ사업화 전망] 보고서 상세 보기

http://irsglobal1.4adtech.com/shop_goods/goods_view.htm?category=02000000&goods_idx=84500&goods_bu_id=

 

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