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문제 정의
- 본 논문은 지구상에서 가장 풍부한 신재생에너지 자원인 태양에너지의 차세대 첨단 활용을 위하여, 초고온 태양열집광 및 태양열 화학반응을 이용하여 수소둥이 이송 가능한 형태의 태양연료를 생산하는 기술에 관한 소개와 최근의 연구동향에 관한 것이다.
- 이와 관련하여 현재 진행되고 있는 대표적인 연구개발 프로그램으로 IEA의 SolarPACES(Solar Power and Chemical Reaction Systems)프로그램을들 수 있다. 유럽연합과 12개국이 함께 참여하고 있는 이 프로그램은 태양열 발전, 태양열 열화학반웅, 기술웅용둥의 3개 분야(Task)별로 나뉘어 연구를 진행하고 있으며, 특별히 태양열 열화학반웅 관련 분야의 경우(Task 2), 태양에너지를 화학에너지의 형태로 변환하여, 저장 및 수송이 가능한 에너지를 생산하는 것을 주된 목표로 하고 있으다. 이 분야의 최근 연구경향은 수소와 같은 태양 연료의 생산을 위한 기술개발에 보다 집중하여 노력을 기울이고 있으며 주요 선진국들도 이와 관련된 다양한 장단기 전망과 계획을 수립하고 연구에 박차를 가하고 있다.
- 고온의 태양열을 이용한 에너지(수소에너지) 생산의 관점에서, 물을 직접 열분해하거나, 금속산화물을 이용하는 2단계 화학반응 시스템을 이용하는 방법 이외에도 물로부터의 열화학적으로 수소를 제조하기 위해 수많은 다단계 반응 사이클 (UT-3, IS사이틀 둥)이 고려될 수 있다. 이러한 반응 사이클들은 반웅 온도를 낮추고 보다 안전하고 효율적인 공정을 찾고자 하는 연구의 결과로 얻어졌으며, 주로 원자력 폐열을 이용해 수소를 제조하고자 하는 목적으로 고려되었다. 다단계 물 분해열화학반응 사이클은 다단계 반응에 따른 분리의 어려움, 위험한 화학물질의 순환, 다량의 순환물질 사용 등 여러 가지 현실적 문제들을 안고 있지만, 이들 중 일부 사이클은 소수 생산을 위한 응용 가능성이 매우 높은 것으로 여겨지고 있 다.
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