수소에너지

1 수소에너지
 1) 수소생산기술
   - 수전해(전기분해) : 물을 전기분해하는 방법
   - 화석연료 개질 : 화석연료를 개질하여 수소를 생산하는 방식
   - 부생수소 : 석유화학공업의 부산물
   - 생물학적 수소생산 : 물 유기물 가스로 구분되며 미생물의 매커니즘으로 수소를 생성함

 2) 수소이동 및 저장기술
   - 액화수소 또는 수소가스로 이송됨.
   - 가스파이프를 통한 직접이송, 튜브트레일러, 수소저장물질과의 결합기술등을 이용하고 있다.

   - 수소와 산소의 전기화학반응이 일어나는 연료전지의 핵심부품.
   - 수소차등에는 수소를 고압압축하여 저장하는데 이때 수소를 700bar로 저장하는 고압용기가 사용됨.
     * 수소탱크, 압력조절밸브, 압력센서, 수소센서등으로 구성됨

출처 : 이베스트투자증권 리서치센터

 3) 수소충전기술
   - 중앙공급방식
   - 현지공급방식

 4) 연료전지의 종류
   - 전해질과 동작온도에 따라 저온형, 고온형 연료전지로 구분함
   - 저온형 연료전지 : 운전온도 200도 미만
     * 고분자전해질형(PEMFC)
     * 직접메탄올(DMFC)
     * 알칼리(AFC)
   - 고온형 연료전지 : 운전온도가 200~1000도
     * 인산형(PAFC)
     * 용융탄산염형(MCFC)
     * 고체산화물형(SOFC)
   - 저온형은 이동식 기계에 사용되며 고온형은 중대형 건물 혹은 발전용으로 사용되고 있다.

 참고) 연료전지의 종류 상세
  PEMFC
   - 동작온도 80도
   - 고순도의 연료를 주입해야함
  AFC
   - 우주개발에 적용되어 사용됨
   - 60~70 효율로 전체 연료전지중 가장 효율 우수
   - 높은 수소와 산소 순도 조건이 갖춰져야함.
  PAFC
   - 고농도 인산을 전해질로 사용함
   - 운전온도는 200도
   - 발전소용으로 사용되고 있음
   - 연료전지효율은 40%이나 전기와 열을 동시에 활용하는 경우 전체 효율을 높일 수 있다.
  MCFC
   - 발전온도는 650도
   - 부식성이 강한 알칼리성탄산염용액을 전해질로 사용
   - 전연가스 및 다른 탄화수소 함유 연료를 사용할 수 있다.
   - 높은 동작온도로 시동을 위해 상당시간이 소요된다.

2 수소에너지 기술동향
 1) 기술개발동향
   - 스택의 경우 수소전기차의 원가절감의 핵심부품임(전체재료비 40%수준, 백금등 희귀원소사용)
   - 세계적으로 비용, 무게, 부피, 효율, 내구성, 안정성등 주요항목들을 만족시키는 기술을 개발중.
   - 수소를 측정 센싱하는 기술이 매우 중요한데 수소농도센서의 경우 부정확도등 이슈가 있음.
 2) 수소생산 및 인프라기술
   - 단기적 : 부생수소 활용으로 공급.
   - 중기적 : 천연가스 개질등으로 공급.
   - 장기적/최종적 : 재생에너지를 활용한 수전해 공급.
 3) 수소자동차 보급 현황 및 전망
   - BEV나 하이브리드(GEV PHEV)에 비하면 보급 및 개발이 미미한 수준임.
   - 18년 기준 6천대 수준 공급
   - 10년 내 내연기관차 시장을 넘어설 전망.
   - 2050년 17% 차지할것으로 예상됨.

3 국가별 수소 에너지 정책
 1) EU
   - 이산화탄소 배출량을 21년 목표대비 25년 15%절감 30년에 30%절감 목표
   - 수소전기차 및 수소충전소 인프라 확산등을 위해 공공-민간 협업중
   - 주요도시를 중심으로 택시, 경찰차 민간고용차를 중심으로 수소연료전기차를 시범운영중
 2) 미국
   - CAFE정책을 만들어서 차량 평균연비를 제한하고 있다.
   - 캘리포니아등 10개주는 ZEV(zero emission vehicle) 프로그램 시행중이다.
 3) 일본
   - 17년에 세계최초 수소시대 선언
   - 중앙정부의 적극적인 정책(수소생산, 저장, 이송, 이용 관리영역전반)
 4) 한국
   - 22년까지 310개 충전소 설치
   - 30년까지 1조2천억규모 투자 계획