[논문]물 전기분해에 의한 수소제조 기술

황갑진; 최호상

doi:10.14579/membrane_journal.2017.27.6.477

물 전기분해에 의한 수소제조 기술
Hydrogen Production Systems through Water Electrolysis 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.27 no.6, 2017년, pp.477 - 486

황갑진 (호서대학교 일반대학원 그린에너지공학과) , 최호상 (경일대학교 화학공학과)

초록
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수소는 산업용 전력생산, 자동차용 연료 등을 위한 대체가능한 에너지 담체로 인식되고 있다. 미래 저탄소 에너지 시스템에서 에너지 저장은 전력 수요에 유연하지 않거나 간헐적인 공급의 균형을 이루기 위한 중추적인 역할을 담당할 수 있을 것이다. 수소는 에너지 담체로서 전기에너지를 화학에너지로, 화학에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 저장 방법 중의 하나이다. 수소제조 방법 중에서, 특히, 물의 전기분해를 이용한 방법은 신재생 에너지원과의 접목을 고려할 때 가장 효율적이고 실용적인 방법으로 여겨지고 있다. 물 전기분해 수소제조 기술은 전기를 이용하여 수소를 물로부터 직접 제조하는 방법으로, 화석연료 이용 제조방법과 비교하여 수소를 제조할 때 지구환경 오염물질인 이산화탄소의 배출이 없다. 수소제조 방법 중의 하나인 물 전기분해의 원리와 물 전기분해의 종류인 알칼리 수전해(AWE, alkaline water electrolysis), 고분자 전해질막 수전해(PEMWE, polymer electrolyte membrane water electrolysis), 고온 수증기 전기분해(HTSE, high temperature steam electrolysis)에 대하여 분석하고자 하였다. 물 전기분해는 수소제조 방법의 하나로 연구가 진행되고 있으며, 최근에는 PTG (power to gas)와 PTL (power to liquid) 시스템의 요소기술로도 주목을 받고 있다. 본 총설에서는 물 전기분해에 대한 원리와 종류, 특히 알칼리 수전해에 대한 최근 연구동향에 대해 설명하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Hydrogen is one of energy storage systems, which could be transfer from electric energy to chemical energy or from chemical energy to electric energy, and is as an energy carrier. Water electrolysis is being investigating as one of the hydrogen production methods. Recently, water electrolysis receive attention for the element technology in PTG (power to gas) and PTL (power to liquid) system. In this paper, it was explained the principle and type for the water electrolysis, and recent research review for the alkaline water electrolysis.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 총설에서는 물 전기분해에 대한 원리와 종류, 특히 알칼리 수전해에 대한 분리막을 포함한 최근 연구동향에 대해 설명하고자 한다.

제안 방법

이상과 같이 수소제조 방법 중의 하나인 물 전기분해의 원리와 물 전기분해의 종류인 알칼리 수전해(AWE, alkaline water electrolysis), 고분자 전해질막 수전해(PEMWE, polymer electrolyte membrane water electrolysis), 고온 수증기 전기분해(HTSE, high temperature steam electrolysis)에 해 살펴보았다. 또한 물 전기분해 기술 중 현재 상업화가 진행되고 있는 알칼리 수전해의 음이온교환막과 전극에 대한 연구동향을 좀 더 자세히 살펴보았다.
이상과 같이 수소제조 방법 중의 하나인 물 전기분해의 원리와 물 전기분해의 종류인 알칼리 수전해(AWE, alkaline water electrolysis), 고분자 전해질막 수전해(PEMWE, polymer electrolyte membrane water electrolysis), 고온 수증기 전기분해(HTSE, high temperature steam electrolysis)에 해 살펴보았다. 또한 물 전기분해 기술 중 현재 상업화가 진행되고 있는 알칼리 수전해의 음이온교환막과 전극에 대한 연구동향을 좀 더 자세히 살펴보았다.

성능/효과

물 전기분해는 열화학적, 광화학적 수소제조 기술과 비교하여 상용화에 좀 더 접근해 있다고 할 수 있다. 물 전기분해의 수소생산 가격이 논문에 의하면 화석연료를 개질하는 스팀 리포밍보다 2~3배가 높다거나, 거의 동등하다거나 하는 결과를 보이고 있지만, CO₂배출이 없는 청정 수소제조 방법이라는 것은 틀림이 없다.

후속연구

향후, 수소에 의한 에너지 저장, 최근 이슈가 되고 있는 PTG (power to gas)와 PTL (power to liquid)과 같은 미래 재생에너지 시스템에 대한 연구가 더욱 발전하고 시장이 형성된다면 물 전기분해 기술은 더욱 중요한 기술로 자리 잡을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수소의 특징은 무엇인가?	수소는 산업용 전력생산, 자동차용 연료 등을 위한 대체가능한 에너지 담체로 인식되고 있다[1]. 수소는 에너지 담체로서 실온에서 다른 연료들(예 : 휘발유 44 MJ/kg) 보다 높은 에너지 함량(수소 118 MJ/kg)을 가지고 있다. 또한 수소의 이용은 화석연료의 사용에 따른 CO2가스와 같은 온실가스 배출 등과 같은 환경문제를 해결할 수 있다.
	물 전기분해 수소제조 기술의 장점은 무엇인가?	수소제조 방법 중에서, 특히, 물의 전기분해를 이용한 방법은 신재생 에너지원과의 접목을 고려할 때 가장 효율적이고 실용적인 방법으로 여겨지고 있다[6]. 물 전기분해 수소제조 기술은 전기를 이용하여 수소를 물로 부터 직접 제조하는 방법으로, 화석연료 이용 제조방법과 비교하여 수소를 제조할 때 지구환경 오염물질인 이산화탄소의 배출이 없다.
	PTG (power to gas)와 PTL (power to liquid)은 어떠한 공정으로 이루어 지는가?	최근 PTG (power to gas)와 PTL (power to liquid)은 미래 재생에너지 시스템의 하나로 연구가 진행되고 있다[7-9]. 이 시스템은 재생에너지에서 얻어지는 전기발전으로 물을 전기분해하여 수소를 생산⋅저장하거나, 이 수소를 가스상 또는 액상의 CO 또는 CO2와 반응시켜 메탄을 생산하는 공정으로 이루어지며, 생산된 수소와 메탄은 연료전지 또는 발전연료 등으로 사용된다. 또한 PTG와 PTL은 재생에너지의 출력 안정화와 함께 CO2흡수를 제공함으로서 온실가스 배출 절감에 일익을 담당할 것이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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