[논문]수소생산 기술동향

이신근; 한재윤; 김창현; 임한권; 정호영

doi:10.7464/ksct.2017.23.2.121

수소생산 기술동향
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청정기술 = Clean technology, v.23 no.2, 2017년, pp.121 - 132

이신근 (한국에너지기술연구원) , 한재윤 (한국에너지기술연구원) , 김창현 (한국에너지기술연구원) , 임한권 (대구가톨릭대학교) , 정호영 (전남대학교)

초록
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온실가스 배출과 지구온난화 문제로 인하여 화석연료를 대체할 수 있는 신재생에너지 개발 및 확산의 필요성이 증가하고 있는데, 청정에너지원인 수소가 주목을 받고 있다. 수소는 지구상에서 가장 많이 존재하는 원소이며, 화석연료, 바이오매스 및 물 등 다양한 형태로 존재한다. 수소를 연료로 사용하기 위해서는 경제적인 방법뿐만 아니라 환경에 미치는 영향을 최소화하는 방법으로 생산하는 것이 중요하다. 수소생산방법에는 전통적 방법인 화석연료 개질반응을 통한 생산과 재생가능한 방법인 바이오매스 및 물을 이용한 생산으로 나뉜다. 화석연료를 이용한 수소생산은 습윤개질반응, 자열개질반응, 부분산화반응 및 가스화반응 등 열화학적 방법으로 가능한데, 이를 청정에너지원으로서 사용하기 위해서는 수소생산과 더불어 이산화탄소 포집이 필요하다. 바이오매스를 이용한 수소생산은 그 양이 매우 미미한 수준이며, 특히 생물학적 전환법은 효율증가를 위한 반응기 구성, 수소생산미생물 배양 등 효과적으로 수소를 생산하기 위한 연구가 더욱 진행되어야 한다. 물분해를 통한 수소생산이 가장 청정한 수소생산기술이지만 태양광, 태양열, 풍력 등 재생 가능한 에너지원으로부터 충분한 에너지공급이 가능해야 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The increase of greenhouse gases and the concern of global warming instigate the development and spread of renewable energy and hydrogen is considered one of the clean energy sources. Hydrogen is one of the most elements in the earth and exist in the form of fossil fuel, biomass and water. In order to use hydrogen for a clean energy source, the hydrogen production method should be eco-friendly and economic as well. There are two different hydrogen production methods: conventional thermal method using fossil fuel and renewable method using biomass and water. Steam reforming, autothermal reforming, partial oxidation, and gasification (using solid fuel) have been considered for hydrogen production from fossil fuel. When using fossil fuel, carbon dioxide should be separated from hydrogen and captured to be accepted as a clean energy. The amount of hydrogen from biomass is insignificant. In order to occupy noticeable portion in hydrogen industries, biomass conversion, especially, biological method should be sufficiently improved in a process efficiency and a microorganism cultivation. Electrolysis is a mature technology and hydrogen from water is considered the most eco-friendly method in terms of clean energy when the electric power is from renewable sources such as photovoltaic cell, solar heat, and wind power etc.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 총설에서는 전통방식의 수소생산과 재생 가능한 수소생산에 대한 기술에 대하여 기술원리, 특징, 연구방향에 대하여 논하였다.

후속연구

끝으로, 향후 청정에너지원인 수소에 대한 요구 및 소비가 급격히 증가할 것으로 예측되며, 이를 대비하기 위하여 화석 연료를 이용한 연소전 이산화탄소포집기술 적용, 바이오매스를 이용한 효율이 우수한 수소생산기술개발, 재생에너지를 이용한 물분해 수소생산기술 개발이 필요할 것으로 사료된다.
바이오매스는 지구상에서 탄소가 순환된다는 점에서 청정 에너지원으로 분류할 수 있으며, 가스화와 같은 열분해방식과 미생물을 이용한 생물학적 전환법으로 수소를 생산한다. 현재까지 바이오매스를 이용한 수소생산은 그 양이 매우 미미한 수준이며, 특히 생물학적 전환법은 효율증가를 위한 반응기 구성, 수소생산미생물 배양 등 효율적으로 수소를 생산하기 위한 연구가 더욱 진행되어야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수소는 에너지원으로서 어떤 특징이 있는가?	수소는 화석연료와는 상이하게 자연 상태에서 바로 사용할 수 없고 일차에너지원으로부터 생산하여 내연기관 혹은 연료전지를 통하여 에너지를 생산하며, 부산물로 물만 만들어지는 청정에너지원이다[3,4]. 또한 수소는 Table 1에서 보는 것과 같이 기존 화석연료에 비하여 발열량이 매우 높다.
	에너지저장시스템의 원활한 운용을 위해서는 저장측면에서, 가용측면에서 무엇이 필요한가?	따라서 재생에너지를 확대하기 위해서는 에너지저장 시스템(energy storage system, ESS)이 반드시 필요하다[2]. 에너지저장시스템의 원활한 운용을 위해서는 저장측면에서 수요시기에 맞추어 충분히 오래 저장할 수 있어야 하며, 가용측면에서 필요시 즉각 사용할 수 있어야 한다. 이러한 측면에서 화석연료를 대체할 수 있는 청정에너지원인 수소가 주목을 받고 있다.
	재생에너지를 확대하기 위해서 에너지저장 시스템이 반드시 필요한 이유는 무엇인가?	전 세계적으로 재생에너지를 효율적으로 사용하기 위하여 많은 연구개발이 진행되고 있으나 생산량이 불규칙적이며 예측이 불가능하기 때문에 에너지원으로서 확대에 많은 어려움이 있다. 따라서 재생에너지를 확대하기 위해서는 에너지저장 시스템(energy storage system, ESS)이 반드시 필요하다[2].

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