[!INFO] 책 정보

• 저자: 저자/이민환
• 번역:
• 출판사: 출판사/맥스미디어
• 발행일: 2022-02-25
• origin_title: -
• 나의 평점: 8
• 완독일: 2022-03-29 00:00:00

tags: #_독서록/2022년

수소경제

Sub title: Issue date: #저자/이민환 #출판사/맥스

2.질문 (책 읽전에 먼저 작성할 것)

_경험에 , 왜 읽었나 질문,궁금 등 __

• Qustion 질문, 왜 읽었나

  • 수소에 대해 체계적으로 알아보자

• Insight 좋았던점,얻은 점

• too bad 아쉬웠던 점:

  • …

• What if? 만약, 나라면? 한마디 :

  • …

3.중요 문장 (책 밑줄에서 top 3 선별)

_주요 키 내용 2~3가지로 정리하기 또는 20자 정리 _

#1

#2

#3

4. 내생각

• 수소 사회가 정말 올것인가?의 문제가 아니라 언제 올 것인가의 문제이다
• 수소에 대해 , 수소의 미래에 대해, 저장,생산 운송등에 대해 쉽게 잘설명되어 있어 입문서로 좋다

5.책 밑줄 정리 (책 밑줄 전체,page)

1부 수소: 미래 에너지 사회의 필수 매개체

1장. 기후 변화: 성큼 다가온 위기 상황 25

뜨거워진 지구, 심상치 않은 증상들 … 25

지구가 버틸 수 있는 임계점 … 30

• 지구온도 산업혁명 이전 기준으로 2도 상승한 시점
• 2018년에는 1.5도로 수정
  • 현재 1.2도 수준

2050년까지 탄소 배출 제로, 가능할까? … 32

탄소세와 탄소 국경세 … 34

깨끗한 에너지 사용하지 않으면 퇴출 … 37

• RE100

에너지 생태계의 거대한 전환점에서 … 39

2장. 풍력, 태양광 시대의 필수 요건: 전기 에너지 저장 42

경쟁력 갖춘 풍력과 태양광 … 42

전기 에너지 저장: 신재생에너지 시대의 필수 요건 … 47

• 에너지 저장 장치는 필수

전기 에너지 저장, 아직은 초보 단계 … 49

3장. 수소 = 미래의 에너지 매개체! 왜? 56

전기 에너지 저장을 위한 조건 … 56

• 다른곳으로 옮길 수 있어야 한다
• 연료에서 전기, 전기에서 연료 전환 과정에서 탄소 배출 없어야 한다

수소가 답이다 … 58

• 조건 만족, 수소가 유일하다
• 저장 탱크에 저장 가능
• 파이프 라인,트럭, 배 등으로 운송가능
• 무게당 에너지 밀도 휘발유 4배, 천연가스 3배, 리튬이온 배터리 보다 100배 크다
• 수소 이점
  • 전기와의 상호 전환성 좋음
  • 무공해
  • 이동성
  • 높은 에너지 밀도
  • 연료 합성 용이

수소에 대한 기초 상식

• 가장 가벼운 물질
• 우주 물줄 75% 차지
• 지구 자연 상태에서 순수한 수소 분자 H2가 거의 없음, 대부분 다른 원소와 화합물로 존재
  • 지구 물 H20 70%
• 대기압 하에서 끓는 점 영하 253도, 액체로 만들려면 영하 253이하로 내려야 한다
• 무게당 에너지 양이 가솔린,부탄, 메탄올,메탄가스보다 훨씬 크다
• 압축하지 않으면 부피당 에너지의 양은 상당히 작다
• 무색,무취,무해한 물질이다

배터리로 저장하면 안되나? … 61

• 에너지 저장 용량을 키우려면 부피와 더 많은 양극재/음극재등이 필요하다

2부 수소는 어디에 쓰이나

1장. 아직도 낯선 이름, 연료전지 73

수소 이용법, 태우거나 산소와 반응시키거나 … 73

원리는 간단하다 … 76

• cell 셀 : 연료전지의 가장 작은 단위

• 셀= 전극 / 전해질 / 전극 세층으로 구성 

• 자동차용 연료전지의 전해질은 보통 머리카락 두께 1/3정도

• 오직 수소 이온만 투과하고, 전자와 가스 (수소와 산소 분자)는 통과시키지 않도록 만들어짐

• 양쪽 전극에 전자와 가스 통과 시킬 통로 있다

• 수소를 주입하면 -> 수소가스 H2 -> 2개의 수소원자 H로 분리 -> 각각의 원자는 수소이온 H+와 e-로 다시 쪼개진다

• 이렇게 쪼개진 수소 이온은 전해질을 통과 가능

• 통과 후에 다른 쪽 전극에서 산소와 전자를 만나 물H2O로 바뀐다

• 수소이온이 전해질 통과할때 수소 이온과 같은 수의 전자가 바깥쪽 전선을 따라 흐르도록 강제된다

• 수소H2 와 산소O2 가 따로 존재할 때의 화학적 에너지가, 둘이 결합된 H2O보다 화학적 에너지가 더 크다

• 그래서 결합후 남는 에너지 만큼 연료전지 장치통해 전기 에너지로 변환된다

• 즉, 반응물 reactant 과 생성물 product 사이의 화학적 에너지 차이를 이용해 전기 에너지를 만든다

• 연료전지의 성능 결정 2가지 요인

  • 첫째, 전해질이 얼마나 이온을 잘 흘릴 수 있는가
  • 둘째, 전극의 촉매가 얼마나 전기화학적인 반응을 잘 일어나게 하는가

자동차용 따로 있고 건물용 따로 있다 … 78

필요한 만큼 쌓아서 만든 스택 … 81

• 스택: 셀을 여러겹으로 쌓아서 하나의 모듈로 만든것

연료전지에 필요한 기타 여러 가지 … 83

• 수소 탱크
• 연료 공급 시스템
• 공기 공급기 시스템 -공기를 정화해서 공급
• 열관리 시스템

2장. 수소전기차 vs. 전기차 88

비슷하기도 하고 다르기도 하고 … 88

일론 머스크, “연료전지는 쓰레기 덩어리” … 89

수소는 공짜 전력에서 나온다? … 92

승용차는 전기차, 트럭은 수소전기차 … 93

기차, 선박, 드론 그리고 에어택시 … 99

월마트 물류 창고 … 101

한국은 수소전기차, 호주는 전기차? … 104

수소전기차의 충전 … 109

3장. ‘움직이지 않는’ 연료전지 시장 110

수소 대신 가스를 쓰는 연료전지 - 왜? … 110

일본에선 모르면 간첩, 에너팜 … 113

유명 글로벌기업들이 채용한 연료전지 시스템 … 115

연료전지 발전소 … 117

4장. 에너지만 보면 안 된다, 팔방미인 수소 121

지구 전체 인구의 반을 먹여 살리는 수소 … 121

정유공장, 화학공장에서도…… … 125

온실가스 발생 제로에 도전하는 제철 산업 … 126

전기를 이용해 가솔린을 만든다고? … 128

3부 수소, 어떻게 만들고 어떻게 유통하나

1장. 수소를 만드는데 온실가스가 나온다고? 133

수소의 원죄 … 133

이산화탄소만 모아서 땅속 깊숙이: CCS 기술 … 136

물을 쪼갠다: 그린수소 … 142

• 그레이 수소: 부산물로 생성되는이산화탄소를 그대로 공기중으로 방출하면서 생산하는 수소
• 블루수소 : 방출되는 이산화탄소를 포집하며 생산하는 수소
• 그린수소 : 이산화탄소가 생성되지 않는 방법으로 만든 수소 (수전해)

물 대신 메탄가스를 ‘깨끗하게’ 쪼갠다 … 147

수소 생산에 들어가는 비용 … 149

2장. 보관용 탱크가 필요한 수소 151

가볍지만 몸집이 너무 커서 고민 … 151

• 수소를 안전하고 효율적으로 적은 부피에 많이 저장하는 수소 저장소는 필수 적이다

그냥 꾹꾹 눌러 담아보면 어떨까? … 153

영하 253도가 되면 작아지는 몸집 … 155

비밀의 액체, 수소가 녹는다 … 157

암모니아로 변신하라 … 158

수소를 고체로 만든다고? … 160

3장. 수소의 커다란 몸집, 이송 작전이 중요하다 164

다양한 이송 포트폴리오 … 164

파이프라인을 통해 … 165

튜브트레일러와 탱크로리 … 168

장거리 이동에는 대형 선박이 최고 … 171

지금부터 제대로 준비해야 … 175

• 수소 운송량,거리, 주변 어건 들에 따라 운송 적절한 방법 선택필요

• 기체 압축 기술이 안정되고 있고, 널리 사용 되고 있지만, 수소의 부피당 밀도가 낮고 저장 압력이 높아 위험성이 존재하는 단점

• 액화수소,고체수고,LOHC- 액상유기수소운반체(Liquid Organic Hydrogen Carrier, LOHC)- , 암모니아 변환 등 부피당 저장 밀도가 높고 고압이 불필요하기에 안전도 높다, 하지만

• 액화 수소는 초저온 상태를 유지하기 위해 막대한 에너지가 들고, 지속적 누출로 장기 보관이 어렵다

• 고체수소, LOHC는 부피당 수소 밀도는 높지만 무게당 밀도가 낮고, 보관 후 수소를 재추출하는 과정을 거처야 한다

• LOHC도 수소 재추출 과정에서 상당한 에너지를 잃게 된다

• 암모니아 변환 높은 수소 저장 밀도,기존 노하우, 인프라 덕분에 중단기적으로 유망한 수소 운송 수단이다. 하지만 채주출 과정에 많은 비용이 든다. 암모니아 자체를 연료로 쓸 수 있는 사용처를 늘려나갈 수 도 잇다

• 수소 에너지 산업의 성장과 함께 대량의 수소를 한번에 저장, 이송하는 수요는 빠르게 늘어날 것, 액화 수소, LOHC의 개발,인프라 중요한 시점이다

• 대규모 인구 밀집 지역에서 수소를 어떻게 보관 할 것인가. 압축 수소는 부적절 해 보인다. 액화수소,LOHC, 고체 저장등의 기술이 필요하다

• 우리나라는 저장,운송, 생산 기술이 뒤처져 있다.

• 에너지 빈국으로서 분발해야한다

4부 수소사회는 어떻게 오나

1장. 수소경제 사회로 가는 길 181

2050년 수소사회 스냅샷 … 181

‘수소사회’는 선택 아닌 필수, 시작이 중요하다 … 186

수소 생산: 그린수소 본격 가속, 과도기엔 블루수소로 … 189

수소 국제 운송: 암모니아부터 … 193

수소 국내 운송: 점진적, 선별적 파이프라인 구축으로 … 195

수소 활용 인프라: 대형 사업용 차량부터 … 198

• 수소전기차는 소형/대형 동일한 엔진을 사용한다. 대형은 갯수만 늘리는 방식

2장. 암모니아사회 202

수소는 운송이 어려워, 암모니아는 어떨까? … 202

암모니아 에너지는 어디에 어떻게 쓰일까? … 205

• 암모니아를 통해 에너지를 얻는 방법
• 암모니아를 연소 방식
• 연료전지를 통해 전기를얻는 방식

-연소를 통한 방식 연료전지를 이용하는 방식

• 암모니아를 연소시켜 생성 시킨 열을 이용, 물을 끓이고, 고압으로 터빈을 돌려 에너지 생산
• 발화점이 높다 651도..
• 암모니아 연료전지는 상용화 직전 단계이다.

암모니아는 어떻게 만드나 … 210

암모니아 콤플렉스 … 211

• 독성,부식성, 화상, 악취

3장. 수소를 둘러싼 이슈: 오해와 진실 213

수소는 폭탄 아니야? … 213

• 수소 폭탄에 쓰이는 수소는 일반적인 수소와 다르다
• 일반적인 수소 원자에는 중성자가 없다
• 수소폭탄용에는 중성자가 1~2개가 들어있다 (자연적으로 만들어 질 수 없다.)
• 가연성이 낮으며, 조금의 누수시에도 바로 확산(공기보다 가벼워)되어 안전하다

수소충전소 딜레마 … 218

연료전지는 너무 비싸다던데 희망이 있나 … 220

• 소량의 백금(금속원료)만 필요하다
• 리튬이온 배터리는 전체가 금속원료

ESS가 있는데 왜 수소가 필요해? … 223

수소전기차 생산을 멈춰라? … 226

• 
• 출처:https://www.greenpeace.org/korea/press/19358/210907-press-hyundai-ice-hydrogen/
• 잉여 전력(재생에너지)로 수소를 만들수 있고, 국가간 ,지역간 이동이 필요하다 수소의 필요성

전력망 안정성: 들쭉날쭉한 전력 생산을 버틸 수 있나 … 230

• 독일의 경우 재생에너지가 과하게 생산될경우 주변국에 돈을 주면서 전기를 보내는 경우도있다
• 과잉 생산되는 전기에 대한 버퍼가 없다면 이또한 문제이다

물의 공급: 수소사회로 가는 또 다른 병목? … 233

• 담수, 깨끗한 물은 지금도 부족하다
• 바닷물을 이용할 기술이 필요하다
• 수소 1톤 = 20톤의 물이필요(정제되지 않은 물)
• 담수화 기술이 (삼투압?) 발전중, 수소 1kg=1~2달려 수준

4장. 수소 산업: 국가적 지원과 플레이어들 237

주요 국가들의 수소 지원 … 237

미국 유럽 일본 중국 한국

수소시대를 준비하는 플레이어들 … 244

수소 생산 관련 플레이어들

• 그린 수소 생산에 미국,유럽,일본 기술 선도하며, 한국은 뒤처짐
• 알카리 수전해 생산 - 아시이카세이, 노르웨이 넬
• 고분자 전해줄 수전해 방식 - 캐나다 하이드로제닉스, 독일 지멘스, 덴마크 그린하이드로젠, 에버퓨얼, 영국 아이티엠파워, 미국 플러그파워

수소 저장 및 운송 관련 플레이어들

• 압축수소 저장 철강 가공회사 워딩턴인더스트리 (사전 냉각없이 바로 압축저장 실린더 개발 완료)

• 탄소섬유 : 도레이, 데이진, 미쓰비시, 효성첨단소재

• 일진하이솔루스 : 탄소섬유를 라이너에 촘촘히 감아서 수소연료탱크를 만드는 업체

• 액화저장 - 영국 린데, 프랑스 에어리쿼드 가 액화수소 분야 선두

  • 우리나라 SK,롯데,효성,GS,두산 중심으로 액화수소 플랜트 구축이 한창이다

• LOHC : 독일 하이드로지니우스, 일본 치요다화공, 미국 에어프로덕츠

수소 활용 관련 플레이어들: 수송용 시장

• 현대자동차,토요타,혼다
• 드론 : 두산퓨얼셀 연료전지 사용하는 두산모빌리티이노베이션
• 삼성중공업 미국의 블룸에너지와 고온형 연료전지 기반 추진 선백개발 중
• 수송용 대부분 고분자 전해질 연료전지 채용 - 상아프론테크가 연료전지에 들어갈 전해질 국산화 납품중

수소 활용 관련 플레이어들:

고정형 시장

• 가정용 연료전지 - 미미한 수준 : 미코, STX중공업,에이치앤파워 이 가정용 연료전지개발 상용화 성공
• 경동나비엔, 에스퓨엘셀 큰규모 및 가정용 연료전지 개발

국내 대기업의 합종연횡

• 현대차 그룹
• SK 그룹
• 한화그룹
• 포스코
• 효성그룹
• 두산그룹
• 롯데그룹
• GS그룹

맺으면서

부록: 연료전지와 수전해 원리

• 한전 LOHC..수소 저장,운송?
• 듀산퓨어셀

6.연관 문서