수소연료전지 상용화의 단계라고 할 수 있을까요?
안녕하세요
수소연료전지가 현재 어느 정도 우리 주위에서 사용되고 있는지가 궁금해서요,
위의 사이트 내용을 한번 읽어봤습니다
위의 사이트 내용에 의하면,
수소연료전지는 상용화 단계라기 보다는, 아직 연구개발단계라고 할 수 있을 것 같은데요
80도 이하의 온도에서만 사용이 가능한 점
산화극에서 촉매기술의 미흡함
연료인 수소를 얻는 데에는, 역시 화석연료를 사용해야 한다는 점
수소의 저장에 너무 많은 비용이 든다는 점
물론 이 글이 쓰인 것이 2010년이긴 하지만,
아무튼 위의 점들이 개선되지 않는 한, 상용화 단계까지는 아직 넘어야 할 산이 많은 것 같습니다
그러니깐 핵심은
과연 이익 vs 비용을 비교해 봤을 때, 이익이 더 큰가의 여부인 것 같습니다
수소연료전지를 이용하는 자동차를 만든다 하더라도,
그로 인해 얻을 수 있는 이익(탄소중립을 통한 지구온난화 방지)보다 비용이 더 크다면
사실상 의미가 없겠죠..........
그런 의미에소 볼 때, 수소연료전지가 아직은 상용화 단계는 아니라고 보는 것이 맞을까요?
궁금합니다
안녕하세요.
수소연료전지는 현재 연구개말(R&D)과 초기 상용화 단계가 혼재된 상태로 볼 수 있습니다. 산업 및 학계에서는 지속적으로 연구가 진행되고 있으며, 일부 응용 분야에서는 실질적인 상용화가 이루어지고 있으나, 대규모 보급과 경제적 효율성 측면에서 완전한 상용화 단계에 도달했다고 보기는 어렵습니다.
현재 수소연료전지 기술이 당면한 주요 과제는 여러 가지가 있습니다. 먼저, 운용 온도의 제약을 고려할 필요가 있습니다. 일반적으로 연료전지의 작동 온도에 따라 고분자전해질 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell ; PEMFC)는 약 80℃ 이하에서 작동하며, 인산 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell ; PAFC)는 약 1000℃에서 작동합니다. 이처럼 다양한 연료전지 기술이 개발되었지만, 자동차나 휴대용 전원 공급 장치 등 이동형 애플리케이션에서는 저온형 연료전지가 주로 사용됩니다. 문제는 현재의 촉매 기술이 백금(Pt ; Platinum)과 같은 고가의 귀금속을 필요로 하며, 이를 대체할 저비용·고효율 촉매가 아직 개발 단계에 있다는 점입니다.
또한, 수소의 생산 및 저장 문제도 중요한 제약 요인입니다. 현재 상업적으로 이용 가능한 수소는 주로 화석연료 개질(Steam Methane Reforming ; SMR)과정에서 얻어지며, 이 과저에서 이산화탄소(CO₂)가 발생하기 때문에 탄소중립을 완전히 달성하기 어려운 한계가 있습니다. 물론, 전기분해를 통한 그린수소(Green Hydrogen) 생산이 대안으로 연구되고 있으나, 경제성이 아직 낮습니다. 더불어, 수소의 저장과 운송 비용이 상당히 높아, 기존의 화석연료 기반 인프라와 비교할 때 경제적 부담이 큽니다.
수소연료전지가 완전한 상용화 단계에 도달하기 위해서는 위와 같은 기술적, 경제적 문제를 해결해야 합니다. 특히, 이익과 비용의 비교에서 비용이 낮아지는 순간이 상용화의 결정적인 전환점이 될 것입니다. 예컨데, 배터리 전기차(Battery Electric Vehicle ; BEV)와의 경쟁에서 수소연료저지차(Fuel Cell Electric Vehicle ; FCEV)가 경제적으로 더 유리한 선택지가 되기 위해서는 충전 인프라 확충, 연료전지 시스템의 가격 저감, 내구성 향상이 필수적입니다.
이와 같은 분석은 Fuel Cell Systems Explained (Larminie & Dicks, 2nd Edition, Wiley) 및 Hydrogen economy: Supply Chain, Life Cycle Analysis and Energy Transition for Sustainability (Mehmeti et al., 2021)과 같은 학술 자료에서 자세히 다루고 있습니다. 추천드립니다.