녹색 수소가 누출을 일으켰습니까?

[이매진]

녹색 수소가 누출을 일으켰습니까?

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Has green hydrogen sprung a leak?

녹색 수소가 누출을 일으켰습니까?

로이터

2021년 7월 2일 독일 쾰른 인근 베셀링에 있는 Shell의 Rhineland 정유소에서 열린 출시 행사 중 "REFHYNE"라는 수소 전기분해 플랜트의 일반적인 모습. (THILO SCHMUELGEN / REUTERS)

런던 - 녹색 수소 익스프레스가 속도를 내고 있지만 누출 문제가 걱정될 수 있습니다.

정부와 에너지 회사가 미래의 많은 연료에 대해 큰 내기를 할 때 일부 과학자들은 누출에 대한 데이터 부족과 발생할 수 있는 잠재적 피해가 초기 산업의 사각지대라고 말합니다.

올해 발표된 최소 4개의 연구에서는 수소가 대기 중으로 스며들면 환경적 이점을 상실한다고 밝혔습니다. 두 명의 과학자는 로이터 통신에 생산, 운송, 저장 또는 사용 중에 10%가 누출되면 화석 연료에 비해 녹색 수소를 사용하는 이점이 완전히 사라질 것이라고 말했습니다.

그들은 수소 누출을 모니터링하는 기술이 부족하다는 것은 데이터 격차가 있다는 것을 의미하며 최종 투자 결정을 내리기 전에 지구 온난화에 대한 순 영향을 계산하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 말합니다.

그러나 정부는 산업에 대한 재정적 지원을 추진하고 있습니다. 미국은 인플레이션 감소법에 수십억 달러의 녹색 수소 세금 공제를 포함시켰고 유럽 연합은 9월에 녹색 수소 프로젝트에 대한 보조금으로 52억 유로(55억 달러)를 승인했습니다.

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과학자들은 수소의 문제는 대기 중으로 누출될 때 이미 존재하는 온실 가스를 파괴하는 분자의 농도를 감소시켜 잠재적으로 지구 온난화에 기여한다는 점이라고 말합니다.

그들은 수소 누출을 모니터링하는 기술이 부족하다는 것은 데이터 격차가 있다는 것을 의미하며 최종 투자 결정을 내리기 전에 지구 온난화에 미치는 순 영향을 계산하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 말합니다.

Columbia University, Environmental Defense Fund, 캠브리지 대학과 Reading 대학의 공동 프로젝트, Frazer-Nash Consultancy는 모두 녹색 수소의 기후 이점을 훼손하는 누출 위험에 대한 연구를 발표했습니다.

사진은 2012년 2월 29일 베를린 북부 솅켄베르크 마을 근처의 하이브리드 발전소에서 전해조의 일부를 보여줍니다. (THOMAS PETER / REUTERS)

컬럼비아 대학의 글로벌 에너지 정책 센터 연구원인 Anne-Sophie Corbeau는 "우리는 훨씬 더 나은 데이터가 필요합니다. 우리는 누출을 측정하기 위해 훨씬 더 나은 장치가 필요하며 누출 측정을 실제로 시행하는 규정이 필요합니다."라고 말했습니다.

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수소가 더 널리 사용되는 2050년까지 누출률이 최대 5.6%에 이를 수 있다고 추정합니다.

노르웨이의 기후 연구 기관인 CICERO도 2024년 6월에 수소 배출의 영향에 대한 결론을 내릴 예정으로 3년 반 동안 연구를 진행하고 있습니다. 연구를 이끌고 있는 Maria Sand는 과학에 큰 격차가 있다고 말했습니다.

"우리는 누출에 대해 알아야 하고 몇 가지 답변이 필요합니다."라고 Sand는 말했습니다. "수소에 대한 큰 잠재력이 있습니다. 우리는 큰 전환을 하기 전에 더 많은 것을 알아야 합니다.

측정된 접근

정유 공장, 화학 공장 및 비료 산업에서 현재 사용되는 수소는 이산화탄소를 생성하는 과정에서 천연 가스로 만들어집니다. 그린수소는 온실가스를 발생시키지 않고 전기분해를 통해 물을 분해하는 재생에너지를 사용하여 만들어집니다.

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수소를 연료로 사용하는 가장 큰 매력은 주요 부산물이 소량의 질소 산화물과 함께 수증기라는 것입니다. 이는 누출되지 않는다고 가정할 때 화석 연료보다 오염을 훨씬 적게 만듭니다.

누출은 녹색 수소의 채택을 괴롭히는 많은 문제 중 하나이며, 높은 비용, 안전 문제, 이를 만들기 위한 충분한 재생 가능 에너지에 대한 투자 필요성, 무색 가스를 저장하고 운송하기 위한 인프라에 대한 필요성도 있습니다.

2020년 10월 20일 서울의 한 수소전기차 주유소에서 주유 중인 차량의 모습. (에드 존스 / AFP)

수소의 잠재적인 누출이 모든 녹색 수소 계획을 탈선시킬 수 있는 규모가 될 것으로 예상되지는 않지만 누출이 발생하면 기후 이점이 잠식될 것이라고 과학자와 분석가들은 말합니다.

지난주 브뤼셀은 대규모 수소 배치와 관련된 위험에 대한 더 많은 연구를 위한 자금 지원 신청을 요청했습니다. 수소가 화석 연료를 대체하여 어떻게 지구 온난화를 줄일 수 있는지 뿐만 아니라 누출 시 지구 온난화에 어떻게 기여할 수 있는지 연구에 요청했습니다.

한편 환경보호기금(Environmental Defense Fund)의 연구는 정부와 기업이 먼저 수소 누출률에 대한 데이터를 수집한 다음 필요한 인프라를 구축하기 전에 위험이 가장 높은 곳과 위험을 완화하는 방법을 식별할 것을 촉구했습니다.

Frazer-Nash 보고서는 또한 더 큰 선행 비용과 유지 관리 비용을 허용하기 위해 수소 누출을 방지하기 위한 조치를 고려해야 하는 방법을 표시했습니다.

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The Regulatory Assistance Project의 선임 연구원인 Richard Lowes는 "지속 가능한 방식으로 생산하는 방법과 필요한 규제 및 관리에 대해 더 많이 알수록 비용이 더 많이 들고 따라서 대안이 없는 한 사용이 제한됩니다"라고 말했습니다. 싱크 탱크.

녹색 잠재력

과학자들과 분석가들은 수소 분자가 메탄보다 훨씬 작고 가벼워 담기가 더 어렵다고 말합니다. 잠재적인 수소 누출이 모든 녹색 수소 계획을 탈선시킬 수 있는 규모로 예상되지는 않지만 누출이 발생하면 기후상의 이점이 잠식될 것이라고 그들은 말합니다.

거의 300개의 녹색 수소 프로젝트가 전 세계적으로 건설 중이거나 시작되었지만 대다수는 작은 시범 플랜트라고 International Energy Agency 데이터에 나타났습니다.

컨설팅 회사 DNV는 녹색 수소가 파리 기후 목표를 달성하려면 2050년까지 세계 에너지 수요의 약 12%를 충족해야 한다고 예측합니다. 현재 개발 속도와 DNV의 미래 활용 모델링을 기준으로 볼 때 세계는 약 4%에 도달할 수 있을 뿐이라고 DNV는 말했습니다.

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캠브리지 대학의 기계 공학 교수인 David Cebon은 충분한 녹색 수소를 만드는 데 필요한 엄청난 양의 재생 가능 에너지를 고려할 때 4%는 "관리 가능한" 것일 수 있다고 말했습니다.

정유 공장, 비료 및 화학 공장에서 현재 사용되는 더러운 수소를 대체하려면 전 세계 모든 풍력 터빈 및 태양열 패널에서 생산되는 전기의 거의 두 배가 필요하며 이는 제강, 운송 또는 난방과 같은 다른 용도로 녹색 수소가 사용되기 전입니다. 말했다.

2022년 7월 15일 독일 서부 베른에 위치한 유럽 최대의 가스 전송 시스템 운영업체 중 하나인 OGE(Open Grid Europe)에서 가스 라인용 파이프와 압력계가 사진에 찍혀 있습니다. (INA FASSBENDER / AFP)

수소가 파이프라인에 들어가면 금속 파이프를 약화시켜 균열을 일으킬 수 있으며 천연 가스보다 폭발성이 훨씬 강해 안전 문제를 일으킬 수 있습니다.

그럼에도 불구하고 EU는 녹색 수소를 운송 수단으로 사용하도록 의무화하는 것을 고려하고 있으며 한국, 일본 및 중국과 같은 국가는 수소 연료 전지 차량을 목표로 삼고 있습니다.

새는 파이프

화석 연료 산업은 수소가 결국 가스 파이프라인과 액화 천연 가스 수입 및 수출 터미널과 같은 기존 인프라를 통해 이동할 수 있기를 희망합니다.

과거에는 수소의 누출 여부를 모니터링하지 않았으며 현재 사용되는 무취 가스의 대부분은 소비되는 곳에서 만들어지지만 파이프를 통해 먼 거리로 수송할 계획이 있습니다.

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주로 메탄인 천연 가스의 약 1%가 유럽 인프라 누출을 통해 이동하지만 분석가와 누출 위성 이미지에 따르면 러시아를 포함한 일부 국가에서 비율이 더 높습니다.

노르웨이 CICERO의 Sand는 "수소에 대해 우리가 모르는 것이 많습니다."라고 말했습니다. "우리는 그것이 메탄과 같은 방식으로 행동할 것이라고 가정할 수 있는지 아직 모릅니다."

영국 북부에 있는 DNV의 Spadeadam 연구 현장에 있는 파이프라인 테스트의 초기 결과는 수소가 천연 가스와 동일한 위치 및 속도에서 누출되는 것으로 나타났습니다.

그러나 녹색 수소 프로젝트를 진행하는 회사들은 세심한 모니터링이 필요하다고 말합니다.

한 남자가 2022년 11월 1일 런던의 BP 주유소 앞을 걷고 있다. (KIN CHEUNG / AP)

수소가 파이프라인에 들어가면 금속 파이프를 약화시켜 균열을 일으킬 수 있습니다. 수소는 또한 천연 가스보다 훨씬 더 폭발적이어서 안전 문제를 일으킬 수 있습니다.

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HyGreen Teesside로 알려진 HyGreen Teesside로 알려진 시설이 2025년에 시작될 예정인 영국의 시설을 포함하여 여러 개의 녹색 수소 프로젝트를 건설할 계획인 에너지 대기업 BP는 누출 모니터링 시스템을 개발 중이라고 말했습니다.

BP의 수소 및 탄소 포집 수석 부사장인 Felipe Arbelaez는 "가치 사슬 전반에 걸쳐 누출 수준을 얼마나 낮게 유지할 수 있는지 평가하기 위한 노력을 지금 시작하고 싶습니다. 이것이 중요한 일이 될 것입니다."라고 말했습니다.