수소에너지 국내외동향과 기술개발

소개글

수소에너지 국내외동향과 기술개발에 대한 보고서 자료입니다.

목차

\"대기오염해결을 위한 수소에너지 기술개발\"
1. 배경
2. 서론
1. 수소에너지 개발의 필요성
2. 국내동향
3. 해외동향
3. 본론
1. 수소의 제조기술
1. 태양광분해
2. 열화학사이클
3. 전기분해
4. 고온열 분해
5. 화석연료로부터 제조
2. 수소의 저장기술
1. 고압수소로 저장
2. 액체수소로 저장
3. 수소저장합금에 저장
4. 기타저장기술
3. 수소의 수송기술
1. 파이프라인에 의한 수송
2. 일반용기를 이용한 수송
3. 탱크로리에 의한 수송
4. 수소의 이용기술
1. 화학공업 이용기술
2. 연료전지 발전기술
3. 수소자동차
4. 수소 히트펌프
5. 새로운 아이디어 제시(개인)
6. 결론
7. 참고문헌

본문내용

분산형 전원으로 공해가 없고, 설치면적이 작아 도심지 설치가 용이하므로 송·배전 설비비를 절감할 수 있으며, 열병합발전으로 배열을 이용하여 온수, 급 탕, 냉난방을 동시에 해결할 수 있다. 연료전지의 수소원으로는 수소뿐만 아니라 LNG, LPG, 납사, 메탄올, 석탄가스, 경질유 등 다양한 연료를 개질하여 사용할 수 있다.
[수소 연료전지의 원리]
수소자동차
수소를 연료로 사용하는 수소자동차는 가솔린을 사용하는 것보다 열효율이 우수하며, 기존 의 내연기관을 조금만 개량하여도 수소를 연료로 사용할 수 있다. 수소자동차는 극소량의 질소산화물을 발생하는 외에 연소생성물은 물뿐이므로 환경오염의 염려가 없는 우수한 자동 차이다. 수소자동차는 기존의 연료탱크를 수소저장탱크로 바꿔 주어야 하므로 수소를 저장 하는 기술이 요구된다. 수소를 저장하는 기술은 기체, 액체 및 고체상태로 저장하는 방법이 제안되고 있으며, 경우의 것이 보다 우수하고 안전한 방법이라고 단정 지을 수 없기는 하나 지금까지는 액체수소 저장의 경우가 제일 적합한 것으로 알려지고 있다. 최근에는 수소의 내연기관을 이용하는 것 외에 연료전지로 구동하는 수소자동차의 연구가 급진전하고 있고, 기존의 내연기관에 축전지 또는 연료전지를 사용하는 Hybrid car가 개발되고 있다.
수소 히트펌프
화학히트펌프 시스템은 화학반응에 수반되는 발열 또는 흡열반응을 이용하는 것으로 주로 수소와 반응하는 화합물들을 이용하고 있으며, 잠열을 이용하는 일반의 기계적 히트펌프 시 스템이 기계적 에너지를 열에너지로 변환시키는 것과는 달리, 용해, 희석, 흡탈착 및 화학반 응을 사용하여 열에너지를 화학반응의 반응열을 이용하여 흡수한 후, 보다 고온에서 열을 방출하게 하므로 기계적 히트펌프에 비하여 많은 양의 열을 보다 높은 온도까지 올릴 수 있 다. 이와 같이 화학히트펌프는 작동매체로 화학반응 물질을 이용하고 있으므로 매체의 선택 범위가 넓어서 장차 실용화 전망이 있는 기술로 여겨지고 있다. 화학히트펌프의 기본적인 구조는 서로 연결된 두 개의 반응기들로 이루어지는데 한 반응기에서는 흡열반응이 이루어 지고, 또 다른 반응기에서는 발열반응이 이루어진다. 미국의 Oak Ridge 연구소에서는 DOE 의 의뢰로 반응열을 이용하는 화학히트펌프를 위한 화학반응으로 21종을 제안한 바 있다. 대부분 수소와의 화학반응을 이용한 것으로 수소화 반응 시에는 발열반응을 탈수소화 반응 시에는 흡열반응을 이용한다. 이와 같은 화학반응 중 실제로 연구가 진행되고 있는 것은 아 세톤/2-프로판올, 벤젠/사이클로헥산계 등 두 가지가 주류를 이루고 있다.
5. 새로운 아이디어 제시(수소의 이용기술)
시험문제에도 나왔듯이 전 세계적으로 물 부족현상은 심각하고 미래사회에 큰 문제가 될 것 이다. 2025년 세계 인구의 절반이 물 부족으로 인해 곤란을 겪을 것으로 예상되고 있고, 심 지어 미국은 2020년에 세계 물 전쟁을 치를 가능성이 높다는 경고까지 나왔다. 나는 여기서 수소에너지의 사용과 물의 생성에 주목하고자 한다. 모두가 잘 알고 있듯이 연소한다는 것은 곧, 공기 중의 산소와 물질이 결합한다는 것을 의미한다. 수소를 연소하여 산소와 결합키면 물이 생성되고 이 물을 정화시켜 생활수로 사용하는 것이다. 물론, 연소 외에 또 다른 안정적 인 반응이 있다면 그것을 사용해도 좋겠다. 아이디어는 우리가 현재 사용하고 있는 건전지에 서 착안하였다. 수소충전지는 나노튜브나 수소저장합금에 의한 수소저장장치로써 이를 활용 할 수 있는 물통이나 큰 탱크에 장착하여 물을 생산하는 방법이다. 이것이 실용화된다면 물 의 수송 면에서 가장 큰 역할을 할 것으로 기대가 된다. 대량의 물은 수송이 힘들뿐만 아니라 무게 또한 상당하기 때문에 장소에 한계가 있고 수송한다고 해도 쉽지가 않다. 그래서 아래 그림과 같이 직접운반이나 끌어온 것이 아닌 그 장소에서 직접 생산을 한다면 모든 문제가 해결될 것이다. 특히, 물 부족국가나 물이 필요한 제한된 장소(우주, 사막, 산, 바다)에서 필 요할 때 손쉽게 물을 구할 수 있는 방법이 될 수 있겠다. 또, 생산량을 조절할 수 있기 때문 에 필요할 때 마다 사용하여 그때그때 신선한 물을 먹을 수도 있다. 아직은 수소저장기술의 발전이 미비하여 수소의 이용분야가 넓지 않지만 수소저장기술이 점차 발전한다면 제시한 아 이디어 외 에도 수많은 이용기술의 발달을 가져올 것이다.
[새로운 아이디어 예상도]
4. 결 론
현재 인류는 화석연료의 소비증가로 인해 대기오염, 지구 온난화가 점점 심각해지고 있고, 이미 이것으로 인해 생존을 위협받고 있다. 특히 에너지의 대부분을 수입에 의존하고 있는 우리나라는 세계의 에너지 가격이 흔들릴 때마다 휘청휘청하고 있고, 이에 대비하여 새로운 해결책을 찾아야 할 필요성이 있다. 미래의 후손들에게 물려줄 대체에너지 기술개발은 필수과제이고 선진국 진입의 중요한 요소라고 할 수 있겠다. 그 중에 인류가 처해있는 환경오염문제를 해결 할 수 있는 가장 유력한 대안인 수소에너지 기술은 80%가 물인 지구의 무한한 에너지를 인류에게 가져다 줄 수 있는 필수적 기술이다. 무한정인 물과 유기물질을 원료로 하여 수소 제조에 이용한다면 자원은 재순환되고 고갈의 우려가 없어 우리나라같이 화석연료가 빈약한 국가에 적합한 에너지원이다. 우리나라는 에너지 수입의존도를 줄이고, 선진국들과 대등한 경쟁을 위해 빠른 시일 내에 체계적이고 합리적인 기술개발 계획과 프로그램을 수립하고 실천해야 할 것이다. 또 단순히 기술개발에 그치는 것이 아니라 수소의 생산, 저장, 운반, 활용을 위한 인프라, 규제 등이 종합적으로 고려된 계획 수립해야 할 것이다.
[수소에너지시스템 체계도]
5. 참고문헌
1. 2006년 연평균 이산화질소 오염 지도 (유럽 우주국(ESA))
2. 국내 수소에너지 지원현황 및 세부계획표, 시스템 체계도 (한국 신재생에너지협회)
3. 화석 연료 이용 수소 제조 시스템 개념도 (한국전력 연구원)
4. 수소에너지 현황과 전망 (수소에너지 학회지, 김종원 외)
5. 수소에너지 발생방법 (수소에너지 제11권 제1호, 윤영수 외)
6. 대체에너지의 활용 (하백현)

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