에너지정책소통센터

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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.

신재생에너지 백과사전 - 연료전지의 종류

한국동서발전(주)이것만 알아도 에잘알 신재생에너지 백과 사전 H2 fuel cell 연료전지의 종류 EP.17

#연료전지 (Fuel Cell) 수소와 산소의 화학적 반응을 통해 에너지를 생성하며 유해 물질을 전혀 배출하지 않는 대표적인 친환경에너지 자원. 효율이 높고 용량 조절이 가능하며 다양한 연료를 사용할 수 있고 계속해서 충전이 가능하다는 장점으로 상용화를 위한 연구개발이 이루어지고 있음. EWPS TIP 수소경제는 크게 수소의 생산, 수송, 저장, 활용으로 나눠지는데요. 연료전지는 수소를 일상생활에서 사용할 수 있도록 변환해주는 역할을 해요. 뿐만 아니라 스마트폰, 자동차부터 대규모 발전까지 에너지가 필요한 거의 모든 분야에 적용이 가능해 탄소중립과 뗄레야 뗄 수 없는 기술이라 평가받죠. H2

#고분자 전해질 연료전지 PEMFE(Polymer/Proton Electolyete Membrane Fuel Cell) 고분자로 이루어진 막을 전해질로 사용하는 연료전지. 간단한 구조와 제작방법, 높은 무게와 공간효율을 가지며 부식문제가 거의 없어 4만시간 이상의 긴 시간동안 작동할 수 있음. 기본적으로 높은 효율을 탑재하고 있어 에너지 밀도가 높은 편. EWPS TIP 비교적 낮은 온도에서 작동하고 오랜 시간, 높은 에너지 효율을 보유해 현재 가장 널리 쓰이는 연료전지 중 하나에요. 또한 다양한 범위의 출력을 낼 수 있어 자동차나 열차, 선박, 비행기 등 운송수단에 활용되고 있어요. +0,

#고체산화물 연료전지 SOFC(Solid Oxide Fuel Cell) 산소 또는 수소이온을 투과시킬수있는 특수 세라믹을 전해질로 사용하며 현존하는 연료전지 중 가장 높은 온도(850~1000°C)에서 작동하는 연료전지. 모든 구성요소가 고체로 구조가 간단하고 EWPS TIP 전해질의 손실·보충에 자유로움. 동서발전은 강원도 동해시 북평레포츠센터에 고체산화물 연료전지를 활용한 열공급형 연료전지 발전소를 준공했어요. 이는 국내 첫 번째 사례로, 생산한 에너지는 지역 사회에 공급되며 탄소중립과 지역 상생을 이루는 선사례가 되고 있답니다. anode electrolyte cathode 14

#인산 연료전지 PAFC(Phosphoric Acid Fuel Cell) 인산 연료전지는 액체 인산을 전해질로 사용하는 연료전지로 수소 또는 수소를 많이 함유한 기체인 천연가스, 메탄올을 사용. 백금을 촉매로 사용하므로 값이 비싸고 40°C의 낮은 온도에서 응고되므로 시동이 어려우며, 지속적인 운전 또한 제약이 있음. EWPS TIP 인산 연료전지는 연료가스의 불순물에 대한 민감도가 낮아서 공기 중 산소와 약간의 이산화탄소가 함유된 가스를 사용할수 있어요. 하지만 출력이 200kW로 낮아 자동차와 같은 운송수단에는 사용하지 않으며 열병합발전에 주로 이용됩니다. 89 col

#알칼리 연료전지 AFC(Alkaline Fuel Cell) 전해액으로 수산화칼리 용액을 사용하며 연료전지 중 효율이 가장 높은 연료전지. 순수한 수소와 산소만으로 작동을 시켜야 하므로 활용에 제한이 있지만 다른 어떤 연료전지보다 전압이 높아 주로 우주항공과 군용으로 사용. EWPS TIP 알칼리 연료전지는 1세대 연료전지 중 하나에요. 미우주 프로그램에서 전기와 물 생산을 위해 사용됩니다. election flow load hydrogen oxygen water hydroxylons anode electrolyte cathode

한국동서발전(주) 진환경 에너지 전환을 위해 연료전지는 선택이 아닌 필수 청정에너지 수소가 활성화되도록 동서발전도 연료전지 사업에 최선을 다하겠습니다! 연료 전지의 종류 H2

한국동서발전(주)이것만 알아도 에잘알 신재생에너지 백과 사전 H2 fuel cell 연료전지의 종류 EP.17

#연료전지 (Fuel Cell) 수소와 산소의 화학적 반응을 통해 에너지를 생성하며 유해 물질을 전혀 배출하지 않는 대표적인 친환경에너지 자원. 효율이 높고 용량 조절이 가능하며 다양한 연료를 사용할 수 있고 계속해서 충전이 가능하다는 장점으로 상용화를 위한 연구개발이 이루어지고 있음. EWPS TIP 수소경제는 크게 수소의 생산, 수송, 저장, 활용으로 나눠지는데요. 연료전지는 수소를 일상생활에서 사용할 수 있도록 변환해주는 역할을 해요. 뿐만 아니라 스마트폰, 자동차부터 대규모 발전까지 에너지가 필요한 거의 모든 분야에 적용이 가능해 탄소중립과 뗄레야 뗄 수 없는 기술이라 평가받죠. H2

#고분자 전해질 연료전지 PEMFE(Polymer/Proton Electolyete Membrane Fuel Cell) 고분자로 이루어진 막을 전해질로 사용하는 연료전지. 간단한 구조와 제작방법, 높은 무게와 공간효율을 가지며 부식문제가 거의 없어 4만시간 이상의 긴 시간동안 작동할 수 있음. 기본적으로 높은 효율을 탑재하고 있어 에너지 밀도가 높은 편. EWPS TIP 비교적 낮은 온도에서 작동하고 오랜 시간, 높은 에너지 효율을 보유해 현재 가장 널리 쓰이는 연료전지 중 하나에요. 또한 다양한 범위의 출력을 낼 수 있어 자동차나 열차, 선박, 비행기 등 운송수단에 활용되고 있어요. +0,

#고체산화물 연료전지 SOFC(Solid Oxide Fuel Cell) 산소 또는 수소이온을 투과시킬수있는 특수 세라믹을 전해질로 사용하며 현존하는 연료전지 중 가장 높은 온도(850~1000°C)에서 작동하는 연료전지. 모든 구성요소가 고체로 구조가 간단하고 EWPS TIP 전해질의 손실·보충에 자유로움. 동서발전은 강원도 동해시 북평레포츠센터에 고체산화물 연료전지를 활용한 열공급형 연료전지 발전소를 준공했어요. 이는 국내 첫 번째 사례로, 생산한 에너지는 지역 사회에 공급되며 탄소중립과 지역 상생을 이루는 선사례가 되고 있답니다. anode electrolyte cathode 14

#인산 연료전지 PAFC(Phosphoric Acid Fuel Cell) 인산 연료전지는 액체 인산을 전해질로 사용하는 연료전지로 수소 또는 수소를 많이 함유한 기체인 천연가스, 메탄올을 사용. 백금을 촉매로 사용하므로 값이 비싸고 40°C의 낮은 온도에서 응고되므로 시동이 어려우며, 지속적인 운전 또한 제약이 있음. EWPS TIP 인산 연료전지는 연료가스의 불순물에 대한 민감도가 낮아서 공기 중 산소와 약간의 이산화탄소가 함유된 가스를 사용할수 있어요. 하지만 출력이 200kW로 낮아 자동차와 같은 운송수단에는 사용하지 않으며 열병합발전에 주로 이용됩니다. 89 col

#알칼리 연료전지 AFC(Alkaline Fuel Cell) 전해액으로 수산화칼리 용액을 사용하며 연료전지 중 효율이 가장 높은 연료전지. 순수한 수소와 산소만으로 작동을 시켜야 하므로 활용에 제한이 있지만 다른 어떤 연료전지보다 전압이 높아 주로 우주항공과 군용으로 사용. EWPS TIP 알칼리 연료전지는 1세대 연료전지 중 하나에요. 미우주 프로그램에서 전기와 물 생산을 위해 사용됩니다. election flow load hydrogen oxygen water hydroxylons anode electrolyte cathode

한국동서발전(주) 진환경 에너지 전환을 위해 연료전지는 선택이 아닌 필수 청정에너지 수소가 활성화되도록 동서발전도 연료전지 사업에 최선을 다하겠습니다! 연료 전지의 종류 H2

출처 한국동서발전

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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 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 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 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 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.