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수소

수소는 우주를 구성하는 원소 중 90%를 차지할 만큼 무궁무진한 자원이다. 지구 면적의 2/3를 덮고 있는 물 역시 수소원자를 포함하고 있어 부산물 없이 깨끗하게 쓸 수 있는 지속가능한 에너지인 셈이다. 수소와 산소의 화학반응을 이용해 에너지를 생산하며, 이 과정에서 오직 물만 배출하기 때문에 환경오염물질이 발생하지 않는다. 수소는 생산부터 소비에 이르는 전 과정을 고려해도 다른 에너지원에 비해 이산화탄소와 미세먼지 발생량이 훨씬 적다.

수소 (2021년 기준)  

수소승용차 누적보급량 : 19,404대 (출처 : 국토교통부, Marklines)
연료전지 발전설비 : 767,5MW (출처 : 한국에너지공단)
수소충전소 : 170기 설치 (출처 : 환경부)

수소를 이용하는 다양한 방법 중 대표적인 것이 연료전지다. 연료전지는 연료의 화학에너지를 전기화학반응을 통해 전기에너지로 직접 변환하는 장치다. 발전효율이 높으며 대형·가정·건물용 발전, 수송용, 휴대용 등 활용도가 다양하기 때문에 미활용 에너지나 재생에너지 등 값싼 자원으로부터 수소를 만들어 대체 에너지로 이용하면 에너지 비용을 낮추면서 에너지 조달처를 다변화하는 효과를 거둘 수 있다.

현재 전 세계 수소에너지의 50% 이상은 천연가스를 고온·고압에서 분해해서 얻는 ‘그레이 수소’이며, ‘블루수소’는 이러한 그레이수소를 만드는 과정에서 발생한 이산화탄소를 포집·저장하여 탄소 배출을 줄인 수소를 말한다. 반면 ‘그린수소’는 태양광이나 풍력 등 재생에너지로 생산한 전기로 물을 분해하여 생산하는 방식으로 탄소배출이 없어 탄소중립 달성을 위한 미래 에너지원으로 각광받고 있다.

수소발전에대한설명

화석연료를 대체할 에너지가 필요해 - 신재생에너지란

화석연료를 대체할 에너지가 필요해! 신재생 에너지관?

01 신재생에너지란? { RENEWABLE ENERGY } 일정량을 사용해도 다시 보충되는 에너지 신에너지 재생에너지

02 신에너지·재생에너지 신에너지 화석연료를 변환하거나 수소, 산소, 핵융합 핵음합등 등 화학반응을 통해 열과 전기를 만드는 에너지 재생에너지 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지 KOEN

03-1 신에너지 수소에너지 물, 유기물, 화석연료 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리, 생산하여 이용하는 기술 2.연료전지 수소, 메탄 및 메탄올 등의 연료를 산화시켜서 생기는 화학에너지를 전기에너지로 직접 변환시키는 기술 장점 공해물질을 배출하지 않고 원료인 물이 풍부하게 존재하며 전력과 다르게 저장이 쉬움 단점 수소를 얻기 위해 많은 에너지가 필요하고 폭발의 위험성이 있으며 비용이 고가 장점: 운전효율이 높고 친환경적이며 소규모 분산 발전이 가능 단점 비용이 비싸고 스텍 내구성의 한계가 있으며 인프라가 부족함 KOEN

03-2 신에너지 3.석탄가스화·액화 석탄 중질잔사유 등의 저급원료를 고온, 고압에서 불완전연소 및 가스화시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스를 만들어 정제한 후 가스터빈 및 증기터빈을 구동하여 전기를 생산하는 신발전기술 장점 발전 효율이 높고 저급 원료를 활용해 전기 생산이 가능하며 환경 오염물질을 90% 이상 저감 단점 장치의 규모가 크고 초기 투자 비용이 매우 KCEN

04-1 재생에너지 1. 태양에너지 태양에너지 = 태양광 에너지 + 태양열 에너지 태양광 에너지 태양열 에너지 태양광 발전시스템을 이용하여 태양으로부터 오는 복사광선을 흡수해서 빛 에너지를 모아 전기를 생산하는 기술 열에너지로 변환시켜 활용하는 기술 장점 공해물질을 배출하지 않고 자원 고갈의 걱정이 없으며 유지보수가 용이 단점 폐패널의 처리문제가 발생하며 넓은 부지를 차지하고 투자 비용이 높음 장점 별도의 발전기를 필요로 하지않고 소형제작이 가능하며 소음과 진동이 적음 에너지 밀도가 낮아 태양 전지를 많이 필요로 하고 초기 설치 비용이 높음 KOEN

04-2 재생에너지 2. 풍력에너지 3.수력에너지 풍력발전시스템을 이용하여 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생하는 유도전기를 전력계통이나 수요자에게 공급하는 기술 개천, 강이나 호수 등의 물의 흐름으로 얻은 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 생산하는 기술 장점 무제한으로 지속 가능하며 설치 비용과 발전단가가 낮음 단점 :소음이 크고 부지 선정이 까다로우며 효율이 유동적 장점 :발전 단가가 매우 저렴하며 추가적으로 소모될 연료가 필요하지 않음 단점: 초기 건설 비용이 크고 지형의 제약을 많이 받으며 지형을 침수시키는 과정에서 생태계가 파괴됨 KCEN

04-3 재생에너지 해양에너지 5. 지열에너지 해양의 조수·파도·해류·온도차등 변환시켜 전기 또는 열을 생산하는 기술 물, 지하수 및 지하의 열 등의 온도차를 이용하여 냉·난방에 활용하는 기술 장점 무공해 청정에너지이고 고갈될 염려가 적음 단점 전력의 수요지와 거리가 멀고 생태계를 파괴할 수 있으며 에너지 밀도가 낮음 발전 비용이 저렴하며 날씨의 영향을 받지 음 땅의 침전 가능성이 있으며 재생이 불가능하고 보충을 없음 KCEN

04-4 재생에너지 6.바이오에너지 .폐기물에너지 바이오매스를 변환시켜 액체, 가스, 고체연료나 전기, 열을 생산하는 기술 폐기물을 변환시켜 연료 및 에너지를 생산하는 기술 장점 공해물질이 적고 에너지활용도가높으며 활용도가 높으며 고갈 위험이 적음 단점 원료 확보를 위해 넓은 면적의 토지가 필요하며 산림 고갈의 우려가 있음 장점 폐기물을 감소시킬 수 있고 고체, 액체, 가스 등의 여러 형태로 변환이 가능 단점 악취와 대기오 대기오염물질이 발생하고 고도의 처리 기술이 요구되며 초기 투자비용이 높음 KCEN


 화석연료를 대체할 에너지가 필요해! 신재생 에너지관?


01 신재생에너지란? { RENEWABLE ENERGY } 일정량을 사용해도 다시 보충되는 에너지 신에너지 재생에너지


02 신에너지·재생에너지 신에너지 화석연료를 변환하거나 수소, 산소, 핵융합 핵음합등 등 화학반응을 통해 열과 전기를 만드는 에너지 재생에너지 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지 KOEN


03-1 신에너지 수소에너지 물, 유기물, 화석연료 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리, 생산하여 이용하는 기술 2.연료전지 수소, 메탄 및 메탄올 등의 연료를 산화시켜서 생기는 화학에너지를 전기에너지로 직접 변환시키는 기술 장점 공해물질을 배출하지 않고 원료인 물이 풍부하게 존재하며 전력과 다르게 저장이 쉬움 단점 수소를 얻기 위해 많은 에너지가 필요하고 폭발의 위험성이 있으며 비용이 고가 장점: 운전효율이 높고 친환경적이며 소규모 분산 발전이 가능 단점 비용이 비싸고 스텍 내구성의 한계가 있으며 인프라가 부족함 KOEN


03-2 신에너지 3.석탄가스화·액화 석탄 중질잔사유 등의 저급원료를 고온, 고압에서 불완전연소 및 가스화시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스를 만들어 정제한 후 가스터빈 및 증기터빈을 구동하여 전기를 생산하는 신발전기술 장점 발전 효율이 높고 저급 원료를 활용해 전기 생산이 가능하며 환경 오염물질을 90% 이상 저감 단점 장치의 규모가 크고 초기 투자 비용이 매우 KCEN


04-1 재생에너지 1. 태양에너지 태양에너지 = 태양광 에너지 + 태양열 에너지 태양광 에너지 태양열 에너지 태양광 발전시스템을 이용하여 태양으로부터 오는 복사광선을 흡수해서 빛 에너지를 모아 전기를 생산하는 기술 열에너지로 변환시켜 활용하는 기술 장점 공해물질을 배출하지 않고 자원 고갈의 걱정이 없으며 유지보수가 용이 단점 폐패널의 처리문제가 발생하며 넓은 부지를 차지하고 투자 비용이 높음 장점 별도의 발전기를 필요로 하지않고 소형제작이 가능하며 소음과 진동이 적음 에너지 밀도가 낮아 태양 전지를 많이 필요로 하고 초기 설치 비용이 높음 KOEN


04-2 재생에너지 2. 풍력에너지 3.수력에너지 풍력발전시스템을 이용하여 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생하는 유도전기를 전력계통이나 수요자에게 공급하는 기술 개천, 강이나 호수 등의 물의 흐름으로 얻은 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 생산하는 기술 장점 무제한으로 지속 가능하며 설치 비용과 발전단가가 낮음 단점 :소음이 크고 부지 선정이 까다로우며 효율이 유동적 장점 :발전 단가가 매우 저렴하며 추가적으로 소모될 연료가 필요하지 않음 단점: 초기 건설 비용이 크고 지형의 제약을 많이 받으며 지형을 침수시키는 과정에서 생태계가 파괴됨 KCEN


04-3 재생에너지 해양에너지 5. 지열에너지 해양의 조수·파도·해류·온도차등 변환시켜 전기 또는 열을 생산하는 기술 물, 지하수 및 지하의 열 등의 온도차를 이용하여 냉·난방에 활용하는 기술 장점 무공해 청정에너지이고 고갈될 염려가 적음 단점 전력의 수요지와 거리가 멀고 생태계를 파괴할 수 있으며 에너지 밀도가 낮음 발전 비용이 저렴하며 날씨의 영향을 받지 음 땅의 침전 가능성이 있으며 재생이 불가능하고 보충을 없음 KCEN


04-4 재생에너지 6.바이오에너지 .폐기물에너지 바이오매스를 변환시켜 액체, 가스, 고체연료나 전기, 열을 생산하는 기술 폐기물을 변환시켜 연료 및 에너지를 생산하는 기술 장점 공해물질이 적고 에너지활용도가높으며 활용도가 높으며 고갈 위험이 적음 단점 원료 확보를 위해 넓은 면적의 토지가 필요하며 산림 고갈의 우려가 있음 장점 폐기물을 감소시킬 수 있고 고체, 액체, 가스 등의 여러 형태로 변환이 가능 단점 악취와 대기오 대기오염물질이 발생하고 고도의 처리 기술이 요구되며 초기 투자비용이 높음 KCEN

출처 한국남동발전

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정책

제1차 수소경제이행기본계획

정부는 「수소선도국가 비전」의 실현을 위해, “청정 수소경제 선도국가(First Mover)”로의 도약을 목표로, 「제1차 수소경제 이행 기본계획」을 수립하였습니다.

의의 및 비전

  • 금번 계획은 올해 2월 수소법 시행 이후 첫 법정 기본계획으로써, 「수소선도국가 비전」에서 제시한 △국내‧외 청정수소 생산 주도, △빈틈없는 인프라 구축, △모든 일상에서 수소활용, △생태계 기반 강화 등 4대 추진전략을 바탕으로 15개 과제*를 추진합니다.

    * △그린‧블루수소 생산‧도입, △수소 유통인프라 확충, △수소발전‧모빌리티‧수소산업공정 확산, △수소 클러스터·도시·규제특구 육성, △수소안전‧기술개발‧국제협력 등

  • 특히, 2050년 연간 2,790만톤의 수소를 100% 청정수소(그린‧블루수소)로 공급하고, 국내 생산은 물론 우리 기술·자본으로 생산한 해외 청정수소 도입으로 청정수소 자급률도 60% 이상 확대할 계획입니다.

    * 청정수소 비중 / 자급률 목표 : (’20년) 0% / 0% → (‘30년) 75% / 34% → (’50년) 100% / 60%

주요 추진과제

  1. 1 국내·외 수소 생산을 ”청정수소 공급체계“로 전환합니다.
    • 재생에너지와 연계한 수전해 실증을 통해 그린수소의 대규모 생산기반을 구축하고, 생산단가를 감축하겠습니다.

      * 그린수소 생산확대 / 단가 : (‘30년) 25만톤 / 3,500원/kg → (’50년) 300만톤 / 2,500원/kg

    • 동해가스전 실증 등 탄소포집저장기술(CCS) 상용화 일정에 맞추어 탄소저장소를 ‘30년까지 9억톤 이상 확보하여, 이산화탄소 없는 청정 블루수소를 ’30년 75만톤, ‘50년까지 200만톤 생산하겠습니다.

      * ’25년 국내 블루수소 최초 생산(25만톤급, 보령)

    • 아울러, 국내 자본·기술을 활용한 해외 재생에너지-수소 생산 프로젝트를 추진하여 ‘50년 40개의 수소공급망을 확보하겠습니다.

      * 블루 암모니아 해외 생산 개시(’25), 블루 암모니아 해외 도입 개시(‘27)

    • 특히, 안정적인 수소 수급을 위해 비축기지 건설(’30) 및 국제거래소를 설립하고, 수소 생산국들과 협의하여 국제적으로 통용될 수 있는 청정수소 인증제 및 원산지 검증체계를 구축하겠습니다.
  2. 2 청정수소를 어디서나 편리하게 사용할 수 있는 인프라를 마련하겠습니다.
    • 석탄·LNG발전소, 산단 인근에 수소항만을 구축하고, 항만시설 사용료‧임대료 감면 등 인센티브 부여를 통해 항만 내 선박·차량·장비 등을 수소 기반으로 전환해갈 계획입니다.
    • 또한, 수소생산·도입 주요 거점을 중심으로 수소 배관망을 구축하고, 기존 천연가스망을 활용한 수소혼입도 검토(‘22~)하겠습니다.
    • 주유소·LPG 충전소에 수소충전기를 설치하는 융복합 충전소 확대 등을 통해 수소충전소를 ‘50년까지 2,000기 이상 확보할 계획입니다.

      * 수소충전기 보급목표(기): (’22) 310 → (‘25) 450 → (’30) 660 → (‘40) 1,200 → (’50) 2,000 이상

  3. 3 발전‧모빌리티‧산업 등 모든 일상에서 수소를 활용할 수 있도록 하겠습니다.
    • 수소연료전지에 더하여 석탄에 암모니아 혼소발전(‘27~), LNG 수소 혼소 등 수소발전을 상용화하고, 청정수소 발전의무화 제도(CHPS) 도입, 환경급전 강화 등으로 이를 뒷받침 하겠습니다.

      * 수소발전량 : (‘20) 3.5TWh → (’30) 48.2TWh → (‘50) 287.9TWh ('20년 대비 82배↑)

    • 수소차 생산능력의 대폭 확충(’50년 526만대)과 함께 ‘30년까지 내연기관차 수준으로 성능을 제고하고 선박‧드론‧트램 등 다양한 모빌리티로 수소 적용을 확대하겠습니다.

  4. 4 수소산업 육성 저변 강화를 위한 제도 기반을 마련하겠습니다.
    • 수소 관련 기술개발의 시너지 효과 제고를 위해 각 부처별로 개발 기술 규모를 상향, 범부처 통합실증을 실시하겠습니다.
    • 아울러, 선제적 안전기준 수립, 국제표준 선점 지원 등을 통해 수소 산업 경쟁력을 강화하고, ’글로벌 수소 연합회‘를 출범하여 수소생태계 구축을 위한 국내·외 기업간 협력을 더욱 강화하겠습니다.