소개
코로나19 이후 경제 반등은 에너지 부문 역학의 변화로 이어졌고 석유, 가스 등 원자재 가격 급등을 촉발했습니다. 러시아와 우크라이나 사이에 계속되는 갈등으로 인해 공급망이 중단되고 에너지 가격이 더욱 상승하고 국가 간 에너지 안보에 대한 우려가 커지고 있습니다. 그러나 이러한 도전은 세계가 저탄소, 지속 가능하고 깨끗한 에너지원인 수소 및 기타 재생 가능 에너지원으로 전환하여 에너지 수요를 확보하고 에너지 수입에 대한 의존도 측면에서 독립할 수 있는 문을 열었습니다.
에너지 환경의 급격한 변화의 또 다른 측면은 기후 변화 시나리오로 인해 해당 부문의 탈탄소화 필요성이 커지고 있다는 점일 수 있습니다. 정부와 기업은 순 제로 목표를 달성하기 위해 가파른 탈탄소화 목표에 중점을 둡니다. 앞으로 에너지 믹스는 재생 가능 에너지와 수소와 같은 청정 에너지로 전환될 것으로 예상됩니다. 2050년에는 전력 수요가 3배로 증가할 것으로 예상되며, 수요 증가와 탈탄소화로 인해 수소와 수소 기반 연료가 시장 점유율을 높일 것으로 예상됩니다.
전 세계 에너지 수요는 2040년까지 25~30% 증가할 것으로 예상됩니다. 석탄과 화석 연료에 의존하는 경제는 더 많은 CO2를 배출하여 기후 변화 상황을 더욱 악화시킬 것입니다. 그러나 지구를 탈탄소화하면 2050년까지 녹색수소와 같은 청정 에너지를 통해 에너지가 더욱 지속 가능하고 저렴하며 효율적이라는 다른 시나리오가 제시됩니다.
수소의 종류
수소의 분류는 생산 방법에 따라 달라질 수 있으며, 그 결과 회색, 파란색, 녹색과 같은 범주가 생기고 때로는 분홍색, 노란색, 청록색과 같은 색다른 색상이 나타날 수도 있습니다. 그러나 구체적인 명명 규칙은 국가마다 다를 수 있으며 시간이 지남에 따라 발전할 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
그린수소는 기후 중립 수단을 통해 생산되는 유일한 수소 유형으로, 2050년까지 순배출 제로 목표를 달성하려는 전 세계적 노력에서 중요한 역할을 합니다.
녹색수소란 무엇이며, 어떻게 저장되며 녹색수소와 관련된 과제는 무엇입니까?
그린수소는 오염물질을 배출하지 않고 얻은 수소를 말하며 지속가능성을 의미한다. 이는 글로벌 탈탄소화를 추구하고 기후 변화에 맞서기 위해 2050년에 설정된 약속을 이행하는 데 있어 중추적인 에너지 벡터로 간주됩니다. 그린수소는 현재 약전체 수소 생산량의 0.1%그러나 이는 재생에너지 비용이 계속 하락함에 따라 증가할 것으로 예상됩니다.
물 속의 수소와 산소를 분리하는 전기분해 과정을 통해 수소를 얻습니다. 그린수소라는 용어는 전기분해 공정을 위한 전기로에 전력을 공급하는 데 사용되는 전기가 풍력이나 태양광 등과 같은 100% 재생 가능한 에너지원에서 나온다는 것을 의미합니다.
수소는 기체나 액체로 물리적으로 저장할 수 있습니다. 수소를 가스로 저장하려면 일반적으로 탱크 압력 범위가 350~700bar(5,000~10,000psi)인 고압 탱크가 필요합니다. 반대로, 수소를 액체로 저장하려면 대기압에서 끓는점이 -252.8°C이므로 극저온이 필요합니다. 수소 저장의 또 다른 방법은 고체 표면에 흡착하거나 고체 내에서 흡수하는 것입니다.
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녹색 수소 생산과 관련된 몇 가지 과제가 있습니다. 가장 큰 과제는 수소를 생산하는 데 사용되는 전해조가 현재 공급이 부족하고 대부분의 재생 가능 에너지가 여전히 상당한 가격으로 제공된다는 점입니다. 전통적인 생산 공정에 비해 전기분해는 비용이 많이 들고 전해조 시장은 여전히 작습니다.
에너지 전환에서 녹색수소의 중요성
녹색 수소를 장려하는 것은 파리 협약에 명시된 기후 약속을 달성하고 기후 비상사태에 대응하여 배출 제로 목표에 대한 긴급한 필요성을 해결하는 데 가장 중요합니다. 유럽에서는 전체 수소 가치 사슬에 걸친 계획이 이미 진행 중입니다. 여기에는 보다 경쟁력 있는 전해조 개발, 효율적인 운송 네트워크 구축, 도로 운송을 지원하기 위한 수소 인프라 구축이 포함됩니다.
국제재생에너지기구(IRENA)의 보고서에 따르면 수소 설치 비용은 장기적으로 40~80%까지 대폭 절감될 가능성이 있습니다. 이는 재생 에너지 가격의 하락 예상과 결합되어 녹색 수소가 2030년까지 경제적으로 실행 가능하고 수익성이 높아질 가능성이 있음을 나타냅니다.
녹색수소의 출현
2050년까지 그린 수소는 전 세계 에너지 요구량의 약 25%를 충족하고 10조 달러 규모의 시장으로 부상할 잠재력을 갖고 있습니다. 주요 석유 및 가스 기업들 사이에서 녹색 수소에 대한 투자가 급증하고 있습니다. 유럽은 수소를 매우 가치 있는 Green Deal 패키지의 주요 부분으로 만들 계획입니다.
2020년 수소 수요는 약 8,700만 MT(미터톤)에 이르렀고, 2050년에는 5억~6억 8천만 MT에 이를 정도로 상당한 성장을 보일 것으로 예상됩니다. 수소 생산 시장은 2020년부터 1,300억 달러 규모로 평가됩니다. 2021년부터 2030년까지 최대 9.2%의 꾸준한 연간 성장률을 경험할 것으로 예상됩니다. 그러나 상당한 장애물이 존재합니다. 현재 수소 생산의 압도적인 대다수(95% 이상)가 화석 연료에 의존하고 있으며, 최소한의 부분만 고려됩니다. "녹색". 전 세계 천연가스의 약 6%, 전 세계 석탄의 2%가 수소 생산에 기여합니다.
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그린수소 생산 기술은 다양한 분야에 걸쳐 적용 범위가 확대되면서 다시 관심을 받고 있습니다. 이러한 부문에는 발전, 제강 및 시멘트 생산과 같은 산업의 제조 공정, 전기 자동차용 연료 전지, 운송과 같은 중량 운송, 비료용 녹색 암모니아 생산, 청소 제품, 냉동 및 전력망 안정화가 포함됩니다.
녹색수소 생산전망 및 수요
2050년까지 세계 경제가 순배출 제로를 달성하고 지구 온도 상승을 1.5°C로 억제하려면 녹색 수소 생산을 확대하는 중요한 단계가 필요합니다. 2023년까지 녹색수소 생산에 대한 연간 투자액은 10억 달러를 넘어설 것으로 예상됩니다. 이러한 추세는 재생 가능 전력 및 전해조 기술의 비용 감소와 정부의 지원 정책 구현에 의해 주도됩니다. 특히, 전기분해 프로젝트에는 이미 23GW의 상당한 파이프라인이 있는데, 이는 현재 용량이 82MW에 불과한 것보다 크게 증가한 것입니다.
현재 건설 및 운영 중인 수소 프로젝트의 용량이 증가하고 있음에도 불구하고 주로 상용화 이전 단계에 머물러 있으며 일반적으로 50MW 미만의 제한된 전해조 용량을 보유하고 있습니다. 이와 대조적으로, 제안된 발전소는 기존 회색수소 생산 시설의 규모에 비하면 여전히 미미하지만 100MW 이상의 더 큰 전해조 용량을 보여줍니다. 또한 파이프라인이나 수입/수출 터미널과 같은 광범위한 수소 활용을 지원하기 위한 인프라를 개발하는 것은 몇 년이 걸릴 수 있는 시간 소모적인 프로세스입니다. 이상적으로는 필요한 인프라 구축이 수소 수요 증가와 동시에 이루어져야 하며, 2030년까지 수소의 비용 효율성을 보장하고 적절한 수소 거래 및 운송을 촉진해야 합니다. 중간 및 높은 야망 시나리오에서는 2030년부터 수소 수요가 급증할 것으로 예측하고 있으며, 그 뒤를 이어 2035년부터 또 다른 상당한 증가가 시작됩니다. 파리 협정에서 설정된 목표에 부합하려면 지체 없이 인프라 계획을 시작하는 것이 필수적입니다.
2035년 이후 항공, 해양 산업 등 경제적으로 어려운 분야에서 수소 채택은 민간 부문과 공공 부문 모두의 약속에 의해 추진될 수 있습니다. 이들 부문에서는 합성 등유 및 암모니아와 같은 수소 유래 연료를 실행 가능한 대안으로 수용할 것으로 예상됩니다. 2035년에는 수소 공급의 구성이 크게 변화할 것으로 예상됩니다. 현재 공급량의 100%에 가까운 회색수소 비중은 55~60%까지 낮아질 것으로 예상된다. 비용 감소와 수소 기술 채택에 대한 정책 입안자들의 지지 입장이 이러한 변화를 주도하고 있습니다. 이에 따라 수소 분야에서도 청정 생산 방식이 주목을 받을 것으로 예상된다.
2035년까지 대부분의 수소 수요는 운송 및 신산업 용도에서 발생할 것입니다. 그러나 2035년 이후 수소는 에너지 경제의 모든 부문에 걸쳐 규모가 확대될 것으로 예상됩니다.
수소 경제 발전을 지원하는 데 필요할 수 있는 주요 조력자 중 일부는 다음과 같습니다.
수소의 비용과 가격
현재, 저탄소 에너지원으로부터 수소를 생산하려면 상당한 비용이 발생합니다. 그러나 국제에너지기구(IEA)의 분석에 따르면 재생에너지 전력을 활용해 수소를 생산하는 비용은 2030년까지 30% 감소할 것으로 예상된다. 수소 생산 규모. 또한 대량 생산은 전기와 물에서 생성된 수소의 생산 및 활용에 중요한 구성 요소인 연료 전지, 연료 보급 장비 및 전해조에 이익을 줄 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
그린수소의 평균 생산원가는 현재 6달러/Kg 수준이지만, 2030년에는 2.3달러/Kg까지 하락할 것으로 예상된다. 탈탄소화 목표로 인해 2030년까지 CAPEX는 30% 증가할 것으로 예상된다. 일부 전문가들은 녹색수소 생산이 유럽 해상풍력단지 등 주요 생산 허브의 잉여 재생에너지 용량을 활용하는 수단이 될 수 있다고 제안했다. 그러나 전해조와 관련된 지속적으로 높은 비용으로 인해 녹색 수소 프로젝트 개발자가 재생 에너지 가격이 특정 임계값에 도달할 때까지 전해조를 유휴 상태로 유지할 것인지에 대한 의구심을 불러일으킵니다.
Lightsource BP 및 Shell과 같은 회사에서 이미 고려하고 있는 보다 가능성 있는 접근 방식은 재생 에너지 자원이 풍부한 지역에 전용 녹색 수소 생산 시설을 건설하는 것입니다. 이러한 시설은 전용 재생 에너지 발전 자산과 통합되어 녹색 수소 생산을 위한 일관되고 안정적인 재생 에너지원을 보장합니다.
녹색수소의 응용
중공업 분야의 녹색수소-수소는 다양한 산업의 기초원료입니다. 화학 부문에서는 암모니아와 비료 생산에 활용됩니다. 석유화학 산업에서는 석유 정제를 위해 수소를 사용하고, 야금에서는 강철을 얻기 위해 수소를 사용합니다.
그러나 이러한 산업에서 수소를 사용하면 상당한 양의 이산화탄소가 배출됩니다. 예를 들어, 철강 제조만으로도 전 세계 CO2 배출량의 6~7%를 차지하며, 이는 전 세계 항공 부문의 배출량을 2~3배 능가합니다. 이러한 산업에서 탈탄소화에 대한 시급한 요구를 해결하기 위한 중요한 단계는 녹색 수소를 원료로 채택하는 것입니다. 이를 통해 배출가스 없는 철강 생산이 가능해지고, 해당 부문에서 요구되는 긴급한 탈탄소화 노력에 중요한 이정표가 됩니다.
에너지 저장용 녹색수소-그린수소는 현재 우리가 활용하고 있는 석유나 천연가스의 전략적 매장량과 맞먹는 에너지 저장 솔루션으로 기능할 수 있는 잠재력을 갖고 있습니다. 상당한 양과 연장된 수명을 활용하여 재생 가능한 수소의 매장량을 확보하여 전력망의 안정성과 신뢰성을 강화할 수 있습니다.
연료로서의 녹색수소- 녹색수소를 연료로 활용하는 것은 운송 부문, 특히 장거리 운송과 항공 운송 부문의 탈탄소화에 중요한 역할을 할 것입니다. 일반적으로 해상 운송은 저렴하지만 오염도가 높은 연료에 의존합니다. 그러나 그린 수소는 장거리 선박에 대한 중추적인 대안을 제공하여 배출량을 줄일 수 있는 강력한 솔루션을 제공합니다. 항공 산업에서 그린 수소는 이 부문 내 배출을 크게 완화하는 합성 연료의 기반 역할을 할 수 있습니다. 또한, 그 중요성은 철도 및 대형 도로 운송과 같은 다른 운송 수단으로 확장되며, 여기서 녹색 수소는 지속 가능하고 환경 친화적인 관행을 추진하는 데 필수적입니다.
가정용 녹색수소- 그린수소는 다른 청정 공정을 통해 달성하기 어려운 온도에 도달할 수 있는 고유한 능력을 보유하고 있습니다. 결과적으로, 녹색 수소의 가장 유망한 응용 분야 중 하나는 전력 생산 및 주거용 난방에 활용하는 것입니다.
글로벌 수소 전망
수소의 지역적 흡수는 주로 정책적 고려사항에 의해 영향을 받아 상당한 변화를 보일 것입니다. 유럽은 수소 생산 확대와 활용을 모두 촉진하는 정책 구현으로 인해 2050년까지 수소가 에너지 믹스의 11%를 차지할 것으로 예상되는 등 선두를 달리고 있습니다. OECD 태평양 지역에서 수소는 공급 측면에 초점을 맞춘 전략, 목표, 자금 지원 계획의 지원을 받아 2050년까지 에너지 믹스의 8%를 차지할 것으로 예상됩니다.
마찬가지로 북미는 상대적으로 탄소 가격이 낮고 목표와 정책이 덜 명확하지만 수소가 에너지 믹스의 7%를 차지하는 것을 목표로 하고 있습니다. 대중화권은 에너지 믹스에서 수소 6% 목표를 밀접하게 따르고 있습니다. 특히 중화권은 최근 증가하는 국가 배출권 거래 제도의 설립과 함께 자금 조달 메커니즘과 2035년까지의 수소 전망에 대해 더욱 명확성을 제공했습니다. 이들 4개 지역은 2050년까지 전 세계 수소 에너지 수요의 약 2/3를 소비할 것으로 예상됩니다.
녹색수소를 위한 동인
과거 수소는 다양한 관심의 물결 속에서 상당한 주목을 받아왔습니다. 이러한 물결은 주로 유가 충격, 최대 석유 수요에 대한 우려, 대기 오염에 대한 우려, 대체 연료 연구 탐구와 같은 요인에 의해 발생했습니다. 수소는 뚜렷한 공급망, 생산자 및 시장을 갖춘 추가적인 에너지 운반체 역할을 함으로써 에너지 안보에 기여할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이러한 에너지 혼합 다양화는 전체 시스템의 탄력성을 향상시킬 수 있습니다.
녹색 수소의 주요 동인 중 일부는 다음과 같습니다.-
녹색수소를 위한 과제
생산 방법에 관계없이 모든 형태의 수소에는 다양한 장애물이 적용됩니다. 이러한 장벽에는 운송 및 보관 시설과 같은 전문 기반 시설의 부재가 포함됩니다. 또한, 특정 과제는 주로 전기분해를 통한 녹색 수소 생산 단계와 관련이 있습니다. 이러한 과제에는 에너지 손실, 가치에 대한 인식 부족, 지속 가능성 보장의 어려움, 높은 생산 비용 등이 포함됩니다.
녹색수소의 최근 개발 및 주요 프로젝트
녹색 수소의 발전 방향은 무엇입니까?
제로 또는 순제로 배출을 향한 에너지 전환을 달성하기 위한 중요한 솔루션으로서 녹색 수소에 대한 전 세계적인 관심이 높아지고 있습니다. 수소에 대한 이전의 관심 기간과 달리, 이 새로운 물결은 주로 재생 가능한 전기와 전기화하기 어려운 응용 분야 간의 연결을 구축하는 데 중점을 두고 있습니다.
다음과 같은 여러 가지 요인이 녹색 수소 채택의 추진력을 높이는 데 기여하고 있습니다.
녹색 수소에 대한 관심이 급증하고 있음에도 불구하고 몇 가지 장벽이 에너지 전환을 주도하는 잠재력을 방해합니다. 주요 과제는 회색수소 및 화석연료 대안에 비해 녹색수소의 비용이 상대적으로 높다는 점입니다. 추가적인 장벽으로는 전용 인프라 부족, 온실가스 배출 감소 측면에서 그 가치에 대한 부적절한 인식, 신흥 산업 발전과 관련된 장애물 등이 있습니다.
수소 부문이 정부의 관심을 받고 있지만, 시장에서의 기술 준비, 침투 및 성장을 보장하기 위해서는 추가적인 전담 정책 지원이 중요합니다. 국가 수소 전략은 수소에 대한 국가의 야망 수준을 정의하고 이러한 목표를 달성하는 데 필요한 지원을 설정하는 데 중요한 역할을 합니다. 이러한 전략은 수소 산업의 민간 부문 행위자들에게 참조점이 되어 자금 조달 및 투자 증가를 촉진합니다. 효과적인 국가 전략은 수소 채택 확대를 위한 명확한 로드맵을 제공해야 합니다.
정책 활성화에는 수소와 화석 연료 모두에 대해 공정하고 공평한 환경을 조성하는 것을 목표로 하는 경제 전반의 조치가 포함됩니다. 이러한 정책은 수소 행위자가 에너지 시스템과 더 넓은 경제 및 사회 시스템에 가치를 기여할 수 있도록 설계되었습니다. 이러한 정책을 구현함으로써 목표는 수소를 다양한 부문으로 통합하고 전체적인 이점을 촉진하는 공평한 경쟁의 장을 구축하는 것입니다.
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