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해상풍력–수전해 하이브리드: 계통 혼잡을 넘어서는 두 번째 오프테이커 해상풍력은 바람 자원이 풍부하고 용량계수가 높지만, 전력계통 접속 지연과 혼잡비용이 프로젝트 가치를 갉아먹는 경우가 잦다. 해상에서 곧바로 물을 전기분해해 수소를 만들고, 이를 파이프라인이나 선박으로 이송하는 해상풍력–수전해 하이브리드는 이러한 병목을 우회하는 대안이다. 본 글은 기술구성, 운전·제어, 수송·안전, 경제성, 한국 적용 시사점을 실무 관점에서 정리한다. 1. 시스템 아키텍처: 전기 보내기 vs 수소 보내기옵션 A: 육상 전해풍력 단지에서 HVAC/HVDC로 전력을 육상 변전소까지 이송하고, 내륙 허브에서 대용량 전해(PtX 포함)를 가동하는 형태이다. 유지보수가 쉽고, 기존 계통과 유연하게 연동할 수 있다는 점이 장점이다. 단, 송전 인프라 CAPEX·허가·혼잡비용이 크면 경제성이 약화한다.. 더보기
수소 안전공학의 실무: HAZID/HAZOP, 통풍·센싱·방폭 설계와 표준 동향 수소 시스템의 안전은 “누설을 줄이고, 점화를 피하고, 구속·축적을 피하며, 사고가 나도 피해를 제한한다”는 네 축 위에 선다. 본 글은 생산·저장·배관·충전소·연료전지실 등 현장에서 바로 쓰이는 실무 프레임을 제시하고, HAZID/HAZOP에서 시작해 통풍·센싱·방폭·비상정지(ESD)까지 설계–운영–유지보수 전 주기에 걸친 체크리스트를 정리한다. 1. 위험원 분해와 설계 철학1) 기본 위험원누설/유출: 고압 기체(350·700 bar), LH₂ 배관·펌프·밸브·조인트, 실링·가스켓 열화, 용기 취성.점화원: 정전기, 전기스파크, 뜨거운 표면, 용접·연마 등 작업열, 기계적 충격.구속·축적: 천장·닥트·케이블트레이 상부 등 상부 공간에 수소 축적(수소는 공기보다 가벼움).2차 위험: LH₂의 극저온 접촉.. 더보기
Power-to-X 밸류체인: e-메탄올·e-케로신·H-DRI 철강의 시스템 통합 Power-to-X(PtX)는 재생전력으로 만든 수소를 화학·연료·소재로 전환하는 통합 체계이다. 핵심은 전력의 간헐성을 전해조·합성공정·중간저장으로 흡수하여, 균등화 원가(LCOX)와 탄소집약도를 동시에 최소화하는 데 있다. 본 글은 e-메탄올, e-케로신(전력기반 항공유), H-DRI(수소 직접환원 철강)를 하나의 허브에서 운영한다는 가정으로, 운전·에너지·물질수지 관점의 설계 원리와 정량 감각, 현장 운영 규칙을 제시한다. 1. 밸류체인 개요와 물질·에너지 수지 감각1) e-메탄올(MeOH) 합성반응: CO₂ + 3H₂ → CH₃OH + H₂O.이론 투입량(감각치): 1 t MeOH 생산에 CO₂ 약 1.375 t, H₂ 약 0.188 t가 필요하다. 전해조 전력소비를 약 50–55 kWh/kg-H.. 더보기
연료전지 트럭 vs 배터리 전기 트럭: 중대형 운송의 TCO·주행패턴·인프라 설계 비교 중대형 상용차 탈탄소화의 주류 후보는 배터리 전기 트럭(BET)과 수소 연료전지 트럭(FCEV)이다. 두 기술은 “에너지 사슬”과 “운영 제약”이 달라 총소유비용(TCO), 가동률(uptime), 충전/충전소·수소충전소 설계에서 뚜렷한 차이를 보인다. 본 글은 (1) 주행패턴 적합성, (2) 물리·공학적 차이, (3) 인프라·현장 설계, (4) TCO 수식과 민감도, (5) 니치 시장 로드맵 순으로 체계적으로 비교한다. 1. 주행패턴 적합성: 일일 주행거리·정차 창구가 승부를 가른다도심/근거리 배송(라스트마일, 50–200 km/일, 야간 차고지 정차 가능): 차고지에서 밤새 정속 충전(AC/DC)→주간 운행→야간 반복 구조가 깔끔하여 BET 우위이다. 회생제동 빈도가 높아 효율도 유리하다.지역 간 운송.. 더보기
한국 맥락의 그린 vs 블루 수소 LCA와 K-Taxonomy 정합성 수소의 “그린/블루” 구분은 전과정평가(LCA) 경계와 탄소집약도 임계값을 어떻게 정의하느냐에 따라 달라진다. 한국에서는 2024년 말부터 **K-Taxonomy(녹색분류체계)**가 본격화되었고, 수소 부문은 청정수소 인증제(법·고시)를 통해 Well-to-Gate 기준의 배출량 한계와 등급을 제시하고 있다. 국제 비교 기준으로는 EU Taxonomy가 대표적이다. 1. 규범과 임계값: EU와 한국(청정수소 인증제)EU Taxonomy(2021): 수소 생산의 전과정 온실가스 배출 임계값을 3 tCO₂e/tH₂(= 3 kgCO₂e/kgH₂) 이하로 제시한다. 이 기준은 재생전력 기반 전기분해(그린 수소)를 중심으로 하되, 포집률·누출을 엄격히 관리한 블루/터키즈 수소도 조건부 정합이 가능하도록 설계되었다.. 더보기
수전해 기술 3파전: 알칼라인(AEL)·PEM·SOEC 비교와 LCOH 감응도 수소경제의 ‘원가 결정변수’는 전력단가, 전해조 CAPEX/수명, 가동률이다. 이 세 축을 기준으로 알칼라인(AEL), 고분자전해질막(PEM), 고온고체산화물(SOEC)의 기술적 차이를 정리한다.원리와 운전영역AEL: 수산화칼륨(KOH) 알칼리 전해액을 이용한다. 60–90 °C, 수십~수백 mA/cm² 전류밀도에서 안정적이다. 기술성숙도(TRL)가 높고 대형화에 유리하다.PEM: 불소계 막(예: Nafion)과 귀금속 촉매를 쓴다. 50–80 °C, 수백 mA/cm²~수 A/cm² 고전류 운전이 가능하며 동적 응답이 빠르다. 초순수 물 필요, 부식성이 낮아 시스템 콤팩트화에 유리하다.SOEC: 650–850 °C 고온에서 수증기를 분해한다. 반응에 필요한 일부 에너지를 열로 공급하므로 전기소비가 줄고,.. 더보기
가스망 H₂ 블렌딩의 재료공학과 규제 이슈 : 수소취성, 실·검지, 보일러 개조 비용을 어떻게 최소화할 것인가 천연가스망에 수소를 체적비로 일정 비율 혼입(blending) 하는 전략은, 별도의 전용 수소관로를 즉시 구축하지 않고도 빠르게 저탄소화를 진전시킬 수 있는 과도기 해법이다. 그러나 수소의 재료학적 특성(확산성·취성 유발), 연소물성(높은 화염전파 속도, 넓은 가연범위), 계량·요금 체계, 가전·산업용 기기의 호환성까지 고려하면 공학·규제 설계가 결코 단순하지 않다. 본 글은 ① 재료공학(배관·밸브·실링), ② 가스 품질·계량·안전(검지·환기·방폭), ③ 최종수요(특히 가정용 보일러), ④ 규제·시장설계 관점에서 핵심 쟁점을 정리하고, 비용을 최소화하는 단계적 로드맵을 제시한다.1. 재료공학적 이슈: 수소취성과 누설1) 강관(탄소강 라인파이프)라인파이프 강재(X42~X70 등)는 장기간 고압 수소 노출 .. 더보기
암모니아의 재발견: 수소 캐리어이자 연료로서의 가능성과 한계 암모니아(NH₃)는 수소 캐리어이자 자체 연료로서 주목받고 있다. -33 °C에서 대기압으로 액화되고(또는 상온 약 8–10 bar에서 액상 유지) 기존 비료 산업이 이미 조선·저장·하역 인프라를 보유한다는 점이 최대 강점이다. 반면 독성·부식성·NOx 배출과 크래킹(분해) 에너지 패널티가 본질적 한계로 작동한다. 본 글은 생산·물류·크래킹·연소/연료전지·안전·LCA/경제성·정책 설계까지 프로젝트 의사결정에 필요한 실무 프레임을 제시한다. 1. 왜 암모니아인가: 수소 캐리어로서의 논리높은 체적 에너지밀도: 액화수소(LH₂) 대비 에너지밀도는 낮지만, 상온·중저압 액상(저비용 탱크·배관 활용)이라는 점이 해상 장거리 물류에서 결정적이다.성숙한 글로벌 인프라: 대형 탱크팜, 암모니아 탱커선, 로딩암, 철도.. 더보기
수소 저장·운송의 물리학: 고압·액화·LOHC·금속수소화물의 에너지 패널티와 안전성 수소는 질량 에너지밀도는 높지만(저위발열량 약 33 kWh/kg), 체적 에너지밀도는 매우 낮다. 이 불균형이 저장·운송의 핵심 난제이며, 해법마다 ‘에너지 패널티·안전·비용’의 트레이드오프가 존재한다.공통 성능지표라운드트립 효율: 압축/액화/수화·탈수화/수소화·탈수소화 과정의 총손실.안전성: 누설·점화·폭발한계(수소의 가연범위는 넓고 점화에너지가 낮다), 통풍·검지·방폭 설계.물류비/설비비: CAPEX(탱크·펌프·열교환기·촉매), OPEX(전력·열·촉매 교체·손실).1) 고압기체 저장·운송(350/700 bar)물리: 압력 상승에 따라 체적밀도는 증가하나, 압축에너지와 저장용기 요구사항(복합재, 누설 관리)도 증가한다.밀도 감각: 350 bar에서 대략 20대 kg/m³, 700 bar에서 40 kg/.. 더보기
수전해(PEM·알칼라인·SOEC) 기술 로드맵: 효율–내구–희소금속 트릴레마 1. 서론: “kWh/㎏-H₂”의 시대수전해 산업은 본질적으로 전기를 투입해 화학에너지를 생산하는 장치 산업이다. 따라서 경제성은 크게 네 가지로 압축된다.효율: 1㎏의 수소를 얻기 위해 얼마나 적은 kWh가 필요한가(AC→H₂ 기준).내구: 해당 성능을 얼마나 오래(시간·사이클) 유지하는가.희소금속·소재 의존도: 성능과 내구를 받쳐주는 촉매·막·분리판의 공급망 리스크.시스템·운영 전략: 전력 가격·가동률·정비 계약 등 TOTEX(총비용) 관점의 최적화.효율을 높이려다 전류밀도를 무리하게 끌어올리면 과전압·열 스트레스로 내구가 떨어지고, 귀금속(예: 이리듐) 사용량을 줄이면 장기 안정성이 흔들린다. 이 상충관계가 바로 트릴레마이다. 2. 원리와 기본 스펙2.1 알칼라인(ALK)원리: 수산화칼륨(KOH) .. 더보기
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