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[과학 | 철학] 화이트 수소 발견 근황 (feat. 그린수소, 그레이수소, 사우디, 더 라인)2023.11.14 PM 10:24
출처 : 『메르』 님 블로그
수소와 관련해서 흥미있는 CNN기사가 있어서, 여타내용 보완해서 정리해 봅니다.
1.우주에서 관찰 가능한 물질의 75%, 지구의 바다 질량중 10%가 수소로, 수소는 우주와 지구에 풍부한 자원임.
2. 수소는 탄소 발생 없이 1천도 이상의 열을 만들 수 있는 '친환경 연료'이기도 함.
3. 이렇게 풍부하고, 친환경이지만, 공기보다 가벼운 게 문제임.
4. 지구의 대기중에 수소의 비중은 백만분의 1에 불과하고, 수소는 주로 다른 원자와 결합한 화합물로 지구에 존재함.
5. 수소가 다른 원자와 결합한 화합물의 대표가 물(H2O)임.
6. 수소는 생산 방법에 따라 부생수소,개질수소,수전해수소로 나뉘어짐.
7. 부생수소는 화학이나 제철공정에서 부산물로 나오는 수소로, 버리던 수소를 활용하는 것이라 생산단가가 낮지만 생산량 자체는 많지 않음
8. 수소자동차가 많지 않을 때는, 적은 양의 부생수소로 커버 할 수 있어서, 수소 연료 가격을 낮게 공급할 수 있었음.
© possessedphotography, 출처 Unsplash
9. 개질수소는 석탄이나 석유, 천연가스등 화석연료로 생산되는 수소로 현재 수소생산의 대세임.
10. 부생수소와 개질수소가 현재 전세계 수소생산의 96%를 차지하고 있고, 이것을 보통 친환경이 아니라고 그레이 수소라고 부름.
11. 수전해수소는 물을 전기분해해서 생산하는 수소임.
12. 물을 전기분해 하려면, 많은 전기가 필요하고, 전기를 확보하는 방법에 따라서 수전해수소는 다시 여러가지 수소로 나뉘어 짐.
13. 태양광,풍력등 재생에너지를 사용해서 전기를 만들고, 이것으로 물을 수소와 산소로 전기분해 하는 것이 그린수소임.
14. 그린수소는 생산과정에서 탄소배출이 없기 때문에, 지금까지 수소에너지 확보의 최종 목표가 그린수소가 됨.
15. 재생에너지가 아니라 원전을 돌려서 나오는 수소는 핑크 수소라고 부르고, 그레이 수소를 만드는 과정에서 나오는 이산화탄소를 포집하면, 그레이보다는 조금 좋아보이는 블루 수소라고 불러주는 식으로 다양한 이름들이 많음.
16. 지금까지 수소 확보는 그린수소를 최종 목표로 달려오고 있었음.
17. 사우디는 연평균 일사량이 1m²당 5,700~6,700Wh에 달하는 세계 최고 수준의 태양광 발전 조건을 가지고 있음.
18. 사우디가 1,400조를 들여서 진행하려는 네옴은 높이 500미터, 길이 170킬로의 더 라인이 핵심임.
19. 더 라인을 미러(거울) 라인이라고 부르기도 함.
20. 더 라인 양쪽 벽 전체에 깔리는 미러(거울)는 태양광 패널임.
21. 사우디는 사막의 태양광 발전에서 나오는 에너지는 수출 하고, 더 라인은 태양광 발전과 원자력 발전, 양대 축으로 운용하겠다는 계획임.
22. 사우디는 수소와 암모니아가 에너지를 저장할 수 있는 특징을 이용해서 수소를 신재생에너지 전략의 핵심으로 지정함.
23. 사우디는 충분한 태양광 에너지로 바닷물을 전기분해해서 그린수소를 생산하겠다는 프로젝트를 시작한 것임.
24. 현재 천연가스로 생산하는 그레이 수소는 1톤의 수소를 생산하는데 10톤의 이산화탄소가 배출되고 있음.
25. 수소자동차에 수소는 공기중의 산소와 결합해서 물이 나오는 친환경 구조지만, 수소를 얻는것 자체에서 이산화탄소가 배출되고 있는 것임.
26. 천연가스로 생산하는 수소는 수소보다 훨씬 많은 이산화탄소가 배출되기에, 태양광,풍력 등 신재생에서 생산한 전기로 물을 전기분해하는 수전해기술이 진정한 수소생태계의 조건인 것임.
27. 미러라인이 일직선으로 건설된 것도 태양광 발전의 효율을 높이려는 목적도 큼.
28. 사우디는 하루 650톤의 그린수소, 연간 120만톤의 그린암모니아를 생산해서 세계 최대 수소수출국이 되겠다는 목표임.
29. 아프리카에서 변수가 시작됨.
30. 1987년, 서아프리카 말리의 한 마을에서 우물을 파기위해 시추공이 108미터까지 들어감.
31. 잠시 쉬는 시간에 시추공을 파던 인부가 시추공 옆에서 담배를 피우기 위해 불을 켬.
32. 담뱃불을 붙이려던 인부가 시추공에서 나오는 가스에 불타오르는 일이 생기게 됨.
33. 가스폭발의 위험이 있어서, 시추공은 매립되고 우물 탐사는 다른 곳에서 진행이 됨.
34. 2007년, 석유가스업체 페트로마(현 하이드로마)가 이 지역의 에너지 탐사권을 확보함.
35. 석유와 천연가스 탐사를 하던 중에, 페트로마는 20년전에 이 마을에서 일어났던 사건을 듣게 됨.
36. 천연가스 매장을 확신한 페트로마는 매립된 시추공을 다시 열고 가스를 채취했는데, 천연가스가 아니라 수소가 나오는 것임.
37. 수소는 공기보다 가벼워서, 산소와 결합해서 물이 되지 않으면 지구 상에 존재하기 힘들다는 것이 그때까지 상식이었음.
38. 페트로마는 시추공에서 나오는 수소 순도가 98%나 된다는 것을 확인하게 됨.
39. 페트로마는 시추공에서 나오는 수소로 소형 발전을 하면서 데이터를 쌓아 옴.
40. 하이드로마로 회사명을 바꾼 페트로마는, 2018년 국제수소에너지저널에 '천연수소 가스 개발가격이 화석연료 또는 전기분해로 제조된 수소보다 훨씬 저렴하다'는 7년간 데이터를 발표함.
41. 하이드로마는 말리지역 30곳을 추가로 탐사해서 500만톤의 수소매장 가능성을 확인하고, 발표까지 했지만, 큰 이슈가 되지는 않았음.
42. 매장량 자체가 많지 않았고, 해당지역의 땅속 환경이 특이해서 수소가 남아 있었다는 정도로 평가가 된 것임.
43. 2023년 5월, 프랑스 북동부 로렌 지역에서 수소가 다시 발견됨.
[초점] 프랑스 로렌, 천연수소 보유량 세계 최대…에너지 전환에 기여할까?
https://www.g-enews.com/article/Global-Biz/2023/07/202307040929304542e8b8a793f7_1
44. 토양내 메탄가스를 조사하기 위해 석탄층을 시추공으로 파내려 갔는데, 1,250미터 지하에서 순도 20%의 수소가 발견된 것임.
45. 지하로 파내려 가면 갈수록 순도가 계속 높아지는 중이며, 3천미터 이상 파면 순도 90%의 수소가 나올 것으로 보고있음.
46. 로렌 지역에 4,600만톤의 수소가 매장되어 있는 것으로 추정되고, 최대 1억5천만톤까지 확대될수 있다는 발표가 나옴.
47. 문제는 가격임.
48. 그린수소를 만드는데는 1kg에 6달러가 드는데, 프랑스 로렌 지역은 1kg에 1달러면 수소생산이 가능하다는 계산이 나오고 있음.
49. 꿈의 수소라는 화이트수소가 현실화 되는게 아닌가 하는 관심이 쏟아지기 시작함.
50. 이슈는 올해부터 되기 시작했지만, 2018년 하이드로마의 발표이후 조용하게 투자를 하는 사람이 있었음.
51. 빌 게이츠의 Breakthrough Energy가 미국 수소탐사업체 콜로마에 9,100만달러를 투자해서 미국에서 수소 탐사를 시작함.
52. 세계의 땅속 상황에 대해 최고존엄이 미국 지질조사국(USGS)임.
53. 미국 지질조사국은 2022년 10월, 미국 지질학회 연례회의에서, 지구 지각에 수백억톤의 수소가 있을 수 있다는 모델링 결과를 발표함.
54. 이와 더불어 천연수소는 연간 수억톤이 새로 생성되고 있다고 발언을 함.
55. 기름이나 천연가스 같이 한번 파내면 끝이 아니라, 수소는 지금도 계속 새로 생성되고 있는 중이라는 것임.
56. 미국 지질조사국은 정유회사들의 탐사기록을 재검토 해서 모델링을 한 것임.
57. 기름이나 천연가스가 나오는 지형에서는 수소가 잘 나오지 않음.
58. 유기물이 퇴적된 후, 수소가 탄소와 결합되어 기름이나 천연가스가 되버리니, 수소가 남아있지 않았던 것임.
59. 지질조사국이 석유가 나오지 않아 실패한 시추공들의 데이터를 재확인해보니, 수소가 생각보다 자주 발견되고 있었던 것임.
60. 자연수소는 화산폭발때 가끔 존재감을 드러내는 맨틀에서 주로 만들어 지고 있음.
© bonnarda, 출처 Unsplash
61. 맨틀에 분포하는 광물중 철분이 풍부한 광물이 물과 고온/고압으로 반응하면 산소가 철에 붙어서 산화되고 수소가 나옴.
62. 수소는 공기보다 가볍기때문에 수소가 만들어져도 남아나지 않는 지형이 대부분임.
63. 공기보다 가벼운 수소가 위로 올라가는 것을 막아주는 덮개암이 있는 지형에 수소가 남아있을 가능성이 높다고 보고 있음.
64. 화석연료는 유기물이 땅에 퇴적되어 석유나 천연가스로 변하는데 최소 수백만년이 걸리는 일임.
65. 수소는 지하수가 높은 온도와 압력에서 맨틀에 녹아있는 철 광물과 반응하면서 지금도 만들어지고 있음.
66. 아프리카 말리에서 2011년부터 30개의 시추공이 수소를 생산하기 시작했는데, 10년이 지난 현재까지도 시추공 1개당 연간 5톤, 30KW의 전기를 생산할 수 있는 수소가 줄어들지 않고 계속 나오고 있음.
67. 미국 지질조사국은 매년 5억톤의 수소는 안정적으로 개발이 가능하다고 예상하고 있음.
68. 매년 5억톤이면, 현재 수소 사용량 1억톤의 5배 규모임.
69. 작년 10월에 발표했던 미국 지질조사국의 모델링 결과가 이번에 프랑스에서 실제로 확인이 됨.
70. 수소는 호주에서도 500미터 깊이에서 순도 80%가 발견되는등 속속 매장지가 발견되고 있음.
71. 미국도 수소를 찾기위한 시추가 시작되었고, 스페인도 합류를 함.
미국 네브라스카주 내추럴하이드로젠에너지 천연수소 시추기. Natural Hydrogen Energy
72. 한국은 한국석유공사가 수소 탐사를 시작함.
73. 한국석유공사는 전국 5개 지점에서 수소발생을 확인해서 정밀분석중이라는 발표를 함.
74. 수소를 찾는 '화이트수소 탐침장치'도 특허를 출원함.
75. 유전을 탐사하는 시추공보다 훨씬 간단한 탐침장치를 사용해서 지하에서 발생하는 수소기체를 확인하는 장치임.
76. 이제 수소는 프랑스에서 경제성 있는 매장량이 확인되어 본격적으로 관심이 모아지는 단계임.
77. 생각보다 경제성이 낮아서, 설레발로 끝날수도 있지만, 관심을 가지고 지켜볼 영역이기는 함.
78. 에너지 시장 자체가 바뀔수도 있는 일이기 때문임.
한줄 코멘트. 생산단가가 비싸고 생산량이 들쑥날쑥한 태양광이나 풍력 방식으로 수소를 만드는게 아니라, 지하에서 경제성있게 충분한 분량을 뽑아낼수 있다면 머리가 복잡해짐. 뜨는 산업과 지는 산업이 완전히 바뀌게 되는 것임. 이제 시작단계이니 과한 기대는 금물이지만, 지켜볼 가치는 충분해보임.
- Ferri
- 2023/11/14 PM 11:14
- Pax
- 2023/11/15 AM 12:32
지표에서 시추가능한 깊이에서 전세계 에너지 사용량의 의미있는 포션을 감당할 수 있는 분량을 추출할 수 있다면 전 세계 에너지 판도가 셰일가스 출현 이상으로 기울어지겠는데