[삼프로TV 메리츠증권 업종기초교육] 수소경제

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- 수소경제 (이상현)

 

친환경 CO2 온실가스 배출 감소
재생에너지는 부하가 걸리는 시간의 급변동성 때문에 에너지 저장 시스템 필요 ESS(Energy Storage System)
+ 송전시스템: 운송에 대한 누설전류
전기의 저장과 운송의 어려움 → 수소는 가능하다

3E+S
에너지 안보, 경제효율성, 환경 + 안전

물을 분해하는 수전해 방식으로 수소를 얻음 → 생산단가가 높음, 생산단가를 낮추는 방향으로 기술개발이 이뤄지는 중
부생수소, 추출수소 : 그레이수소 + CCS(탄소포집 저장장치) → 블루수소
신재생: 그린수소

저장: 기체 - 단거리
액체, 액상 - 장거리
암모니아도 운송수단
두산퓨어셀

수전해 공법: 전해질 종류에 따른 분류
알칼라인 / PEM / SOEC
알칼라인: 한화솔루션
PEM: 고분자 전해질막, 소형화, 유지보수 용이
SEOC: 고온의 수증기 필요
알칼라인에서 PEM 방식으로 이동 중

에너지밀도/질량 높음, 밀도/부피 가솔린의 1/4

일진다이아 밑의 일진 복합소재: type4 수소저장용기
암모니아가 제일 좋음: 수소 에너지 케리어
압축만 시켜도 액상으로 전환됨
LOHC: 유기용매를 통해 수소 운반

천연가스를 고압기체로 누르면 CNG
CNG를 액화시키면 LNG
수소→고압기체→액화
수소와 LNG가 비슷
한국가스공사: 수소생산기지 40개 구축 2030년

수소충전소 구축 비용 구조
구축 방식에 따라
1. off-site(25억 원): 수소를 외부로부터 조달받는 방식-파이브라인 or 튜브트레일러
기체 → 압축기 → 저장장치 → 냉각기 → 디스펜서 → FCEV(Fule Cell Electric Vehicle)
2. on-site(50억 원): 현지 내에서 수소를 생산
NG(천연가스) → 수소추출기 → 압축기 → 저장장치 → 냉각기 → 디스펜서

FCEV(Fule Cell Electric Vehicle): 수소연료전지차
Air → 산소 → FC module: 수소 연료전지에서 전기발생 → Battery → 모터
수소 저장탱크 ↗

수소 탱크: 원가비중 10~15%, 6kg/700bar/type4(넥소), 32kg/700bar/type4(수소버스)
FC 연료전지 모듈: 원가비중 40%, 현대모비스 생산, 40% 중에서, stack이 66%, BoP(Balance of Plant) 34%
stack의 구성요소: MEA(75%), 분리판(15%), 기타(10%)
MEA: membrane (40%) + 촉매/전국(50%) + 가스확산층(10%)

PEMFC(맴브레인으로 이뤄짐)
그림설명
수소 → 연료극 | 가스확산층 | H+ 만 전해질막을 넘어감 (전자는 도선으로 이동) | 전해질막 | O-, 왼쪽에서 넘어온 H+와 만나서 물이 배출됨, Carbon Black, 흑연이 코팅처리됨 + 백금 촉매|가스확산층| 공기극 ← 산소

단가가 낮아지는 방향으로 기술개발

ESS: 배터리, 수소
태양광+ESS, 또는 해상풍력+연료전지(수전해)

연료전지 종료
고온형 연료전지: MCFC, SOFC(블룸sk퓨얼셀) 개질반응
저온형 연료전지: PAFC(두산퓨얼셀), AFC, PEMFC(현대 넥소, 에스퓨얼셀)

결론
수소연료전지(stack 관련), 발전용 연료전지