□ 수소 유통·충전

- 천연가스, 재생에너지 등을 활용해 생산된 수소는 연료전지발전소 등 최종 활용처로 바로 공급되거나 수소차 충전을 위해 수소충전소로 운반

- 수소충전소에 활용되는 수소는 일반적으로 튜브트레일러로 운반되어 ①압축·냉각 → ②저장 → ③충전(디스펜서) 과정을 거쳐 ④ 수소차에 활용

ㅇ튜브 트레일러 공급방식 外 수소충전소는 수소의 생산·운반과정만 다를 뿐 압축·저장·충전의 과정은 동일

<수소충전소 유통·충전 프로세스(튜브트레일러)>

① (압축·냉각) 안전한 튜브트레일러 운송을 위해 저압(200bar)으로 압축된 수소는 충전소 內 압축기를 통해 고압(900bar)으로 추가 압축(1기압 = 1.013bar). 이때 발생하는 압축열은 냉각기로 냉각

ㅇ압력을 높이면 동일한 공간에 더 많은 수소를 저장할 수 있고 충전 시간도 단축되기 때문에 수소를 추가로 압축

⇨ 200→900bar로 한 번에 압력을 올릴 수 없어 다단부스터로 중간압을 올린 후 유압펌프로 최종압력까지 압축

② (저장) 압축된 수소는 고·중압(900bar) 수소 저장용기에 저장

③ (공급) 높은 기압 → 낮은 기압으로 흐르는 기체의 성질을 활용하여 디스펜서로 수소차 충전

ㅇ수소차 충전시에는 탱크 사양에 맞춰 충전기에서 기압을 700bar 정도로 낮춘 후 수소 공급

□ 수소 활용

- 수소는 1960년대부터 석유화학·정유·반도체·식품·항공·우주 등 다양한 산업 분야에서 전세계적으로 연간 5,000만톤 이상 사용되어 왔으며, 향후 기후변화 대응을 위한 수송·발전·산업 수요 등 급증 전망

① (수송) 수소차는 전기차 대비 충전시간이 짧고 1회 충전으로 주행가능한 거리가 길어 버스 및 중대형 트럭 등 수소상용차를 중심으로 시장이 빠른 속도로 발전할 것으로 전망(수소 선박·열차·드론 등 他모빌리티도 유망)

    • 보급 현황·목표 : [수소차] (’22.8) 25,570대 → (’50) 525만대 [충전소] (’22.8) 188기 → (’50) 2,000기 이상

② (발전) 수소와 산소의 전기화학 반응을 이용해 연료의 화학적 에너지를 전기와 열에너지로 변환시키는 에너지 전환장치인 연료전지를 활용해 전력 생산(터빈을 활용한 수소 혼소·전소 발전도 가능)

ㅇ연료전지 스택 : 수소(H2)가 수소이온(2H+)과 전자(2e-)로 분리된 후 산소(O2)와 화학반응을 통해 전기와 물(H2O) 발생

ㅇ연료전지 유형 : 고분자전해질형(PEMFC), 고체산화물형(SOFC), 인산형(PAFC), 융용탄산염형(MCFC), 알칼리형(AFC) 등으로 구분되며, 향후 SOFC 시장의 성장률이 가장 높을 것으로 전망

③ (철강) 석탄(C) 대신 수소(H2)를 환원제로 사용하여 철광석(Fe2O3)에서 산소를 분리해 철(Fe)을 생산하는 수소환원제철 공정에 활용 ⇨ 이산화탄소(CO2) 대신 물(H2O)이 배출되어 온실가스 저감

④ (조선) 국제해사기구(IMO)는 2050년까지 국제해운부문 CO2 배출량을 2008년 대비 50% 감축 목표* ⇨ 온실가스 감축을 위해 수소를 연료로 활용하는 수소연료추진선 시장 유망

    * 총 4단계로 구성 : 1단계(’15부터 ’08년 대비 온실가스 10% 감축) → 2단계(’20부터 온실가스 20% 감축) → 3단계(’25부터 온실가스 30% 감축) → 4단계(’30부터 온실가스 40% 감축) 적용 예정