일본, 연료전지자동차․수소발전 박차 … 민‧관 합동연구 활성화
화학뉴스 2015.02.06
수소를 연료로 사용하는 연료전지 자동차와 수소발전이 보급되는 수소사회를 앞두고 해외에서 수소를 미리 조달하려는 움직임이 확대되고 있다.
일본 자원에너지청은 2015년부터 액화수소와 유기 하이드라이브 등 기술을 사용한 운송수단에 관한 실증사업을 시작한다. 앞으로 이산화탄소(CO2)를 발생시키지 않는 CO2 프리 수소 서플라이체인을 구축하기 위해 재생가능에너지로부터 수소를 제조하는 차세대기술 연구를 진행되고 있다. 수소가스는 석유정제 과정의 탈황과 크래킹 등 화석연료에서 생산되는 것과 제철소와 소다 생산과정에서 부생하는 수소로 크게 구분되며 대부분이 자가소비하며 상업판매량은 2억N입방미터로 추정되고 있다. 경제산업성에 따르면, 2030년 공장의 자가소비분을 제외한 일본의 공급능력은 120억-180억N입방미터로 연료전지 자동차 환산으로 900만-1300만대에 달할 것으로 나타났다. 관련기업 및 단체로 구성된 연료전지 실용화 추진협의회(FCCJ)는 2025년까지 연료전지 자동차 200만대, 수소 스테이션 1000개를 보급할 목표를 설정하고 있어 당분간 일본의 자체생산으로 충당할 수 있을 전망이다. 다만, 수소를 사용하는 것은 연료전지 자동차 뿐만 아닌 것으로 나타났다. Kawasaki시와 Chiyoda Kako Kensetsu는 2013년 세계 최초의 상업용 수소발전소를 건설할 계획을 발표했으며 도쿄올림픽 및 장애인올림픽이 개최되는 2020년까지 사업화할 방침으로 알려졌다. 수소발전이 본격적으로 도입될 것으로 예상되는 2030년까지 LNG(액화천연가스) 화력발전소의 수소 혼연비율이 50%로 늘어나면 수소 수요는 최대 220억N입방미터에 달해 일본 생산능력을 상회하게 된다. 지정학적 리스크와 지구온난화 등의 관점에서 가격이 저렴하고 안정적으로 수소를 조달하는 방법 검토와 CO2를 배출하지 않는 기술개발이 반드시 필요한 상태이다. 이에 따라 전문가들은 LNG 요소기술 확립부터 도입까지 15년 가량이 소요될 것으로 예상됨에 따라 2030년을 목표로 현재 준비에 착수해야 한다고 지적하고 있다. 수소는 체적당 에너지밀도가 천연가스의 1/3에 불과하기 때문에 해외에서 수소를 조달하기 위해서는 고밀도로 저장․수송할 수 있는 기술을 확보해야 하는데, 영하 253℃에서 냉각해 액화하는 기술과 특수 촉매를 사용해 톨루엔(Toluene)과 반응시켜 메틸사이클로헥산(Methylcyclohexane)으로 변환하는 기술은 이미 확립했다. 기술개발 성과를 바탕으로 경제산업성 자원에너지청은 2015년 미사용 에너지 유래 수소 서플라이체인 구축 실증사업에 38억엔을 추가 투입할 계획인 것으로 알려졌다. 수분을 다량 함유한 갈탄과 부생수소, 석유 동반가스 등 해외 미이용 에너지에서 제조한 수소를 일본으로 운송하는 운송수단과 수소발전 기술실증을 실시할 계획이다. CO2를 배출하지 않는 수소 제조기술 연구도 활발히 이루어지고 있다. 해외의 풍력발전과 태양광발전 등 재생가능 에너지 베이스 전력을 수소제조에 사용하는 것을 전제로 Asahi Kasei Chemical과 Hitachi Zosei는 강알칼리용액을 사용한 물전해의 고효율화, Tochiba가 고체산화물 전해질을 사용한 고온수증기의 물전해 고성능화 등 경제산업성의 기술과제를 수행하고 있다. 또 학술단체와 관련기업 등 목재 바이오매스에서 열분해로 수소를 얻는 방법과 광촉매를 활용한 물분해 방법인 인공광합성 등에 관련한 실험과 실증연구도 이루어지고 있는 것으로 알려졌다. 일본은 2020년대 후반까지 수소발전 도입 본격화 및 대규모 수소 공급시스템을 확립하고 2040년까지 CO2를 배출하지 않는 수소 공급시스템을 구축할 계획이다. <화학저널 2015/02/06> |
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