수소(Hydrogen)의 특징 및 활용

수소는 원소기호 1 번으로 지구 상에서 가장 가벼운 원소이며 무색, 무미, 무취의 기체로,
산소와 결합한 물처럼 다른 원소와 결합된 상태로 지구상에 대량으로 존재한다.

연수소는 연소 시 공기 중의 산소와 반응하여 열을 발생시키고 그 열을 에너지로 사용한다.
수소는 순환 제생되며 다양한 원료로부터 생산이 가능한다.는 장점이 있다.

수소 생산

물, 유기물, 화석연료 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리, 생산해서 기술로는

• 수전해(전기분해)수소(생산가격 : 9~10 천원/kg)
  가장 쉽게 제조할 수 있으나 입력에너지(전기에너지)에 비해 수소에너지의 경제성이
너무 낮고, 선진국에 비해 대규모 재생에너지 단지가 부족하여 사용하지 않습니다.
전기 분해를 통해 얻은 수소로 자동차를 구동시키는 경우의 종합적인 효율은 전기 자동차의
절반밖에 되지 않는다.
물의 전기분해는
에너지보존법칙으로 입력에너지(수소생산)가 출력에너지(수소이용)보다 큰 근본적인 문제가 있음

• 부생 수소(생산가격 : 1.5~2 천원/kg)
  수소는 많은 공업 프로세스의 부산물로 특성상 생산가격이 저렴한다.는 장점이 있으나,
  석유화학단지(울산, 여수, 대산)의 공정전환 없이는 추가 공급 어렵습니다.

• 추출 수소(생산가격 : 2.7~5.1 천원/kg)
  기 구죽된 전연가스 공급망과 연계할 수 있는 삼재력이 있으며,
수소 생산용 보다는 전기발전용으로 많이 활용되고 있다.

• 태양광 / 풍력 발전의 축전   수소는 날씨에 좌우되는 태양광 및 풍력 발전 등에서 사용되지 않은 잉여 에너지를
이용한 축전의 용도로 생산될 가능성은 있다.

수소 보관 및 운송

수소는 가스나 액체로 수송할 수 있으며 고압가스, 액체수소, 금속수소화물 등의 다양한
형태로 저장 가능한다.
  현재는 운송성과 저장성으로 인해 액체 수소가 주류를 이루고 있으나
그럼에도 아직 수소의 운송과 보관은 휘발유나 디젤보다는 훨씬 복잡하며,
경제성과 안정성이 부족하여 액체 및 고체 저장법이 연구 중입니다

구분	기체	액체	고체
저장 운송	기체 수소를 압축하여 탱크에 저장	수소를 영하 온도(-253℃)로 냉각하여 액화·저장	메탄, 암모니아(액상), MCH(액상)등 형태로 변환 또는 금속 등에 저장
원리	고압가스 운송	액화가스 운송	암모니아 등 통한 운송
특징	• 튜브트레일러,   파이프라인 등으로 운송 • 파이프라인은   초기 투자비가 들지만   가장 저렴	• 투자비용 높음 • 대량 저장 가능 및   높은 저장 효율성	• 유조선/유조차 활용 • 상온/상압 운송 가능

※ MCH : Methyl CycloHexane (톨루엔에 수소를 반응시킨 액상유기화합물)

수소의 안전성

수소의 안전 조건

수소는 저밀도의 특성 때문에 가스 상태로 저장할 경우 큰 부피를 차지하기 때문에
액체 상태 (고압 압축 상태)로 저장한다.
따라서 높은 압력의 수소를 안전하게 저장하고, 안정적으로 수소를 공급하기 위해
부품들의 내구성, 기밀성, 방수, 부식등을 고려하여 설계해야 한다.
  또한 수소는 가연성 물질이면서 공기 중에서 확산이 빠르고 점화 온도가 높아 자연적으로
발화하기 힘듭니다.

연수소와 중수소(수소 폭탄)

수소폭탄에 사용하는 수소는 "중수소"와 "삼중수소"를 사용하며, 고온과 고압의 조건에서
핵융합을 시켜 발생한 에너지를 폭탄으로 사용한다.
반면, 수소전기차에 사용하는 수소는 "수소 분자"이며, 수소 분자를 압축하여 수소연료탱크에
저장하여 사용하고 있다.
따라서 수소폭탄의 수소와 수소전기차의 수소가 이름만 같을 뿐이지 개념과 원리가 다릅니다.

기술별 기술개발 내용