수소 생산방법, 물 전기 분해

물 전기 분해

물 전기 분해

 

친환경 에너지로 수소가 떠오르고 있는데, 지난 시간에 알아본 현 위치의 수소 에너지는 전혀! 친환경적이지 않았다. 그럼 왜? TV나 인터넷을 보면 친환경 에너지로 수소를 말하는 것일까?

 

 

그 이유는 미래의 이 기술의 발전을 막연하게 희망하면서 연구하고  개발하고 있기 때문이지 않을까 한다.

 

그것은 바로! 물 전기분해를 통한! 수소의 생산이 되겠다. 물 전기분해를 통한 수소 제조는 3가지 정도로 나누어진다.

 

• 알칼라인 수전해
• 고체고분자 전해법
• 고온 물 전기분해법
  

 

위 3가지에 대해 어떻게 친환경적인지, 현 위치는 어떤지 알아보겠다.

 

 

알칼라인 수전해 (AE, Alkaline Electrolysis)

알칼라인 수전해는 20 ~ 40%의 KOH or NaOH 용액을 전해액으로 사용하며, 수산화이온인 OH-만을 선택적으로 통화시키는 격막과 수소와 산소를 발생시키는 니켈, 철 전극으로 구성된다.

 

알칼라인 수전해는 이미 상용화에 도달한 기술이기 때문에 신뢰도가 상당히 높으나 낮은 효율과 전극에 대한 부식, 그리고 전해액을 보충해야 하는 단점이 있다. 그리고 전극으로 사용되는 니켈은 가격이 비싸고 철은 부식이 심하여 전극에 대한 연구개발이 시급한 상황이다.

 

 

 

고분자 전해질 이용 전해법 (Polymer Electrolyte Membrane)

이 전해 법은 양극과 음극 및 생성 가스 분리와 수소이온을 양극에서 음극으로 이동이 가능하게 이온교환막으로 구성되어 있다.

 

고분자 전해질 전해 법은 전류밀도가 높기 때문에 에너지의 효율이 뛰어나고 소형화 제작 공정이 단순화되기 때문에 전해액을 사용하지 않고 물을 원료로 순도가 높은 수소 생산이 가능하다.

 

하지만! 고가의 분리 막과 강한 부식성을 가지고 있기 때문에 유지 비용이 많이 든다는 치명적인 단점을 가지고 있다.

 

 

고온 수증기 전해법 (High Temperature Electrolysis)

이 전해 법은 물을 전기분해하기 위하여 필요한 전기 에너지가 고온에서 더 낮아지는 현상을 이용한 방법으로 적은 전기에너지로 물 분해가 가능하다는 장점이 있다. 그리고 고체산화물 전해질(Solid Oxide Electrolyte)을 사용하기 때문에 부식의 문제가 없으며, 전해액을 보충하지 않다는 장점이 있다.

 

하지만 고온의 수증기를 생성하는 과정에서 추가 열원을 필요로 하고, 고온 작동 조건을 가지므로 열에 대한 내구성 문제가 단점으로 남아 있다.

 

이처럼 물 전기분해 자체에서는 환경오염의 요소가 발생하지 않지만, 전기분해를 하기 위해서 전력을 생산하거나 열을 발생하는데 현재로선 화석연료가 사용된다는 점은 수소 에너지가 정말로 친환경 에너지인가?라는 의문점을 남긴다.

 

현재 대체 방안이라고 하는 것은 신재생에너지인 태양광, 풍력, 수력 등의 에너지를 통해 현재도 그 발전량이 미비한 에너지원을 사용하면 된다는 풀이를 하고 있다.

 

그 원인이 알면서도, 기술이 있으면서도 상용화하지 못 한 시설 비용 문제에 대해 이제는 비싸도 사용하겠다는 의지를 미국의 바이든이나, 현 문정부에서 그린 뉴딜 정책으로 추진하고 있기 때문에 주가에 미래에 대한 기대가 반영되고 있지 않나 싶다.

 

점유율상 미비한 신재생에너지와 그를 통해 파생되는 친환경 요소들 거기서 또 파생되는 상품들과 소부장들 여러 가지 투자 아이디어를 얻을 수 있기를 소망하며 수소 생산 방법에 대한 공부를 마친다.

 

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