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포스코- 일신 KINTEX에서 열린 2021 수소 모빌리티 쇼에 참가. 

포스코 그룹은 포스코를 비롯

포스코 인터내셔널, 포스코 건설, 포스코 에너지, 포스 SPS, 포항 산업과학연구원(RIST) 충 6개의 그룹사가 참여해 그룹 수소 사업이 벨류 체인(Value-Chain) 전반에 걸친 사업 계획을 발표했습니다. 

포스코는 강재를 황용해 다양한 디자인과 질감을 구현한 부스는 튼튼하면서도 한층 더 세련된 느낌을 받을 수 있습니다. 

포스코 부스는 3개의 존으로 구분되어 있었습니다. 

1.자연으로 부터의 수소를 만들다

2. 수소저장 -인프라 세상과 수소를 연결하다. 

3. 수소를 세상으로 움직이다. 

1. 자연으로 수소를 만들다. 

포스코, 친환경 실천 기업으로 도약하다.

부생 소소와 태양광과 풍력 등 재생 에니는 물론 현재 포스코에서 추진 중인 프로젝트를 만나볼 수 있었습니다. 

평소 수소에너지에 관심이 었었다면 부생수소에 대해 한 번쯤 들어 본 적이 있을 것입니다. 

포스코는 COG와 FOG로 부터 수소를 추출해 2026년까지 연산 7만 톤 생산 체제를 구축 및 공급할 예 점으로 이는 연건 46만 대의 수소 승용 창에 공급할 수 있는 규모입니다. 

부생수소란?

부생수소는 석유 화학이난 철강 공정 등에서 부수적으로 나오는 수소로 , 나프타를 분해해 에틸렌 프로필렌 등 석유 화학제품의 기초 원료로 만드는 과정에서 발생합니다. 즉 수소를 일무 거 만등어 내는 것이 아니라 석유 화각 공정 등에서 발생하는 것으로 '튜브 트레이러'라고 부른 소수전등 화물차로 운반해 수소 탱크에 보관하게 됩니다. 

순수한 소를 얻기 위해서는 보통 3가지 방법이 사용됩니다. 

1. 석유화학 공정이나 철강 등을 만드는 과정에서 부수적으로 나오거나(부생수소)
2. 천연가스를 고온 고압에서 분해하거나(개질 수소)
3. 물을 전기 분해(수전해)하는 방법이 이에 해당합니다. 

현재는 전 세계에서 개질 수소 생산법이 가잔 높음 미유 릉 차치하고 있습니다. 

- 수전해의 경우 가장 친환경적이지만 생상 비용이 높고 

-부생수소는 저렴하지만 생산량이 제한돼 있다는 단점이 있기 때문입니다. 

다만 석유화학 고업이 발달한 우리나라 경우 부생수소가 약 90%로 높은 비율로 차지하고 있습니다. 

부생수소는 생산량에 한계가 있으나 수소생산을 위한 추가 설비 투자비용 등이 없어 경제성이 높다는 장점이 있습니다. 

2. 수소저장 -인프라 세상과 수소를 연결하다. 

현제 포스코 인터네셔녈은 경쟁력 있는 천연가스 및 LNG에서 수소를 추출하고 CO2를 포집 및 저장하여 만드는 블루 수소와 블루 암모니아에 관련해 동남아, 중동, 러시아, 호주 등의 지역에서 공동으로 프로젝트를 추진 중입니다. 

다음에 주목해야 할 부부이 그린 수소 생산입니다. 

재생에너지를 통해 생산돼 전기로 물을 분해하여 만들어진 수소를 그린 수소라 칭하며, 해상과 내륙 운송을 위해 암모니아 형태로 합성하여 운송하는 것이 특징입니다. 

포스코는 재생에너지원이 우수하고 부지-인프라가 갖춰진 지역을 선점하여 가격 경쟁력 있는 그린 수소를 생산하고 이를 암모니아로 합성하여 국내로 도입하 거 난 해외 수요처에 공급한 계획이라 합니다. 

대표적으로 포스코가 개발을 주도하는 오만 프로젝트의 경우

그린 암모니아 연산 120만 톤 규모의 대형 프로젝트이며, 2040년 200만 톤, 2050년까지 연산 500만 톤의 그린 수소 생산을 목표로 현재 중동, 호주, 남미와 같이 다양한 지역에서 글로벌 메이저 기업들과 협력을 추진하고 있습니다. 

바로 재생에너지를 실생활에 활용할 수 있는 사례를 적용한 모형으로 태양광을 이용한 조명시설과 휴게시설을 모형화한 것입니다. 

그렇다면 과연 이 제품들에는 포스코의 어떤 기술이 들어간 것일까요?

정답은 바로 포스맥(PosMAC)입니다. 

태양광이나 풍력 설비는 극한의 상황에 노출되어 20년 이상을 버텨야 하는데 포스코에서 개발한 포스 맥과 풍력용 강재를 활용하면 오랫동안 설비를 안전적으로 유지할 수 있습니다. 

또한 포스코는 포항 산업과학연구원과도 함께 암모니아 기반 수소 추출 기술 상용화 개발을 추진 중입니다. 

다시 말해 해외에서 도입한 암모니아를 수소를 사용하기 위해선 암모니아를 분해하여 다시 수소로 추출하는 것입니다. 

현장에서는 고망간강 저장탱크를 비롯해 수소차 연료탱크, 수소배관 실물들도 전시되어 이해도를 높일 수 있습니다. 

뿐만 아니라, 스마트 기술로 건설하는 미래 수소도시 모형 존에서는 포스코 그룹이 보유한 밸류체인을 통해 해외 수소의 도입과 우리의 일상생활로 이어지는 공급 프로세스를 한눈에 살펴볼 수 있었습니다. 

3. 수소로 세상을 움직이다. 

수소의 활용 과정에 대해 알 수 있었는데 혼소 발전-암모니아, 혼소-수소 드론 연료전지 분리판의 순서로 안내되어 있었고 포스코의 다양한 수소 모빌리티 사업 계획에 대해서도 알리며 부스 투어는 마무리됐습니다. 

특히, 기가 스틸과 포스코 자체 개발 강재가 어떻게 적용되었는지를 상세 설명과 함께 모니터 디스플레이로 영상을 감상할 수 있었고, 수소 전기차 핵심 부품도 전시되어 평소 수소차에 관심이 많은 이들에게 다양한 정보를 제공하는 자리였습니다. 

현장에서는 수소연료전지 분리판과 수수 전기차 구동모터 코아를 직접 눈으로 확인할 수 있어 이목을 집중시켰습니다. 

수소연료전지 금속분리판용 극박 압연 및 성형 기술은 수소 연료전지 금속분리판의 핵심 소재인 스테인리스 스틸 POSS47 FC를 포스코 SPS 고유의 정밀 극박 압연 기술을 통해 0/05MM의 얇은 두께로 구연하여 성형하는 기술로, 특히 후처리 공정을 통해 코팅 과정을 생략하여 환경 유해 물질을 최소화 함으로써 친환경 소재로도 우수한 평가를 받고 있습니다. 

또한 E AUTOPOS(오토 포스)  설루션인 셀프 본딩 기술에 대해 살펴볼 수 있었는데, 전기강판에 본드를 닷트(DOT) 방식으로 도포해 적층 하는 기존의 방법이 아닌, 전기 강판 전면에 본드가 도포된 상태에서 가열, 가압 적층함으로써 소음과 효율을 혁신적으로 개선할 수 있는 신기술로 포스코가 2016년 개발했습니다. 

포스코 그룹은 지난 8월 현대차, 기아에 포스코, E AUTOPOS 셀프 본딩 기술 적요한 구동 모터 코아 공급권까지 확보하며 글로벌 1등 친환경차 부품사로 도약할 수 있는 전기를 마련하기도 했습니다. 

마지막으로 포스코 전시의 하이라트라고 할 수 있는 수소 환원 제철입니다.

수소환원 제철은 전동적 쇳물 생산 방식인 고로(용광로) 공법을 대체하는 신기술로 석탄 대신 수소를 환원제로 사용해 기존 고로 공법과 달리 CO2 배출 없이 철을 생산할 수 있는 수소경제시대의 핵심 기술을 말합니다. 

포스코는 현제 보유 중인 파이넥스 기술을 기반으로 연구개발을 지속해 수소 환원 제철 공 버을 상용화 할 계획으로 포스코가 꾸꾸는 2050년의 제철소가 궁금하다면 그저께 영사로 확인해 보세요 

https://youtu.be/iw-zmEGVa1 g

파이넥스(FINEX)

포스코가 세계 최초로 개발한 제철기술로 자연 상태 가루 모양의 철광석과 일반탄을 바로 사용해 쇳물을 생산하는 설비를 말합니다. 

포스코는 앞으로 탄소 중립에 영할 수 있는 다양한 탄소 저감활동에 주력한 계획입니다. 

친환 결을 실천하는 기업, 그린 수소 선도기업으로 도약할 것입니다. 

*파이넥스(FINEX): 포스코가 세계 최초로 개발한 제철기술로 자연 상태 가루 모양의 철광석과 일반탄을 바로 사용해 쇳물을 생산하는 설비를 말한다.

랜선으로 만나본 2021 수소 모빌리티+쇼! 2050년 탄소중립을 달성하겠다는 포스코의 의지가 느껴지지 않았는가?

포스코는 앞으로 탄소 중립에 기여할 수 있는 다양한 탄소 저감 활동에 주력할 계획이다. 친환경을 실천하는 기업, 그린 수소 선도기업으로 도약할 포스코에 많은 관심과 기대 부탁드린다.

수소연료전지차

가솔린 내연기관 대신 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 얻은 전기를 이용해 모터를 구동하는 방식으로 운행하는 친환경 자동차를 말합니다. 연료전지를 동력원으로 하는 차로, 엔진이 없기 때문에 배기가스 및 오염물질을 배출하지 않는다는 장점이 있습니다. 차 내부에는 연료전지 스택, 모터, 배터리, 수소탱크 등이 탑재되어 있는 차를 말합니다.

기존 가솔린 내연기관대신 연료전지(수소와 공기 중의 산소를 반응시키고, 이때 발생하는 전기)를 이용한 차세대 친환경 자동차를 말하고 있습니다. 친환경이라고 하는 것은 수소와 산소가 결합해 에너지를 만든 후 이산화탄소 등의 탄화수소물이 아닌 H2O(물)가 배출되기 때문입니다.
 
수소연료전지차는 수소 공급방식에 따라 다시 두 가지로 나뉘는데, 이 방식은

1) 압축수소탱크 또는 액체수소탱크를 이용해 수소를 공급하는 방식이며

2) 메탄올을 분해하여 수소를 공급하는 방식이 있습니다.

-압축수소탱크·액체수소탱크 이용해 수소 공급

압축수소탱크/액체수소탱크를 이용하여 수소를 공급하는 방식으로 운행 시 발생하는 것은 물뿐이라 완전 무공해입니다. 다만 탱크 탑재로 인한 차량 부피 증대가 되고, 수소의 불안정성, 수소공급 인프라 구축의 어려움 등이 단점입니다.

메탄올 분해로 수소 공급

메탄올을 분해하여 수소를 만들어 공급하는 방식으로 메탄올을 분해할 때 일산화탄소, 질소산화물 등이 발생하기는 하지만, 기존 화석연료 차량에 비해서는 훨씬 적습니다. 이 방식은 기존 연료공급 인프라를 이용할 수 있다는 장점이 있습니다.

작동원리

수소연료전지차의 핵심

전기 발생은 수소와 산소가 촉매를 통해 반응하여 생성되는 전기로 모터를 구동시킨다는 것입니다. 즉,

물을 전기분해하면 양(+) 극에서 산소가 생성되고 음(-) 극에서 수소가 생성되는데, 이것을 반대로 하여 수소를 이용해서 물을 만들면 그 과정에서 전기가 생성되게 됩니다. 

1. 수소탱크로부터 공급된 수소(H2)는 연료전지 스택(Stack)의 음극으로 이동하여 촉매를 통해 산화 반응해 수소이온(H+)과 전자(e-)로 분해됩니다. 
2. 분해된 수소이온(H+)은 전해질을 통해, 전자(e-)는 전선을 통해 양극(공기극)으로 이동합니다.
3. 외부로부터 공급받은 산소(O2)와 수소이온(H+), 전자(e-)는 양극에서 화학반응을 통해 물(H2O)과 열을 발생시키고. 
4. 발생된 전기가 모터와 배터리로 공급되고, 물은 외부로 배출되게 됩니다. 

수소연료전지차에는 연료전지 스택, 모터, 배터리, 수소탱크, 열·물 관리 장치, 공조장치, 전력 변환장치, 고압밸브 등이 탑재돼 있습니다. 이 중 스택(Stack)은 일반적으로 수 백 개의 셀을 직렬로 쌓아 올린 연료전지 본체로, 수소와 산소의 화학반응이 일어나 전기가 발생하는 지점입니다. 스택의 단위 셀은 막전극 접합체(MEA)와 분리막(Separate)으로 구성돼 있습니다. 이 중 MEA는 수소 이온을 이동시켜주는 고분자 전해질막, 전해질막의 양면에 백금 촉매를 도포하여 구성되는 촉매 전극인 양극(Anode, 공기극)과 음극(Cathode, 연료극)으로 나뉘게 됩니다. 

수소연료전지차 vs 전기차

 수소연료전지차는 공해물질이 거의 배출되지 않으므로 환경오염이 적고, 적은 연료량으로도 먼 거리 주행이 가능합니다. 그러나 심한 차량 사고 시에는 수소가 폭발할 가능성이 있고, 수소를 생성해 내는 데 있어 에너지 소모가 커 경제성이 단점으로 지적되고 있습니다.
 
수소연료전지차와 전기차를 비교해 보면 수소연료전지차는 충전 시간이 5분 내외로 짧은뿐더러 충전 후 이동거리도 긴 편입니다. 그러나 생산 비용이 높고 차량 가격이 높다는 단점이 있습니다.

전기차는 수소차보다 훨씬 저렴하고, 충전 등 인프라도 상대적으로 구축돼 있다는 장점이 있습니다. 하지만 전기 충전 시 시간이 20~30분으로 비교적 길고, 주행 거리도 수소차보다 훨씬 짧다는 단점이 있습니다.

수소연료전지차 개발 현황

세계 최초로 수소연료전지 자동차를 개발한 회사는 다임러 크라이슬러로, 1994년 수소저장 방식의 연료전지를 이용한 NECAR1(New Electric Car)을 선보였습니다.

현재 다임러 크라이슬러, 포드, GM, 도요타, 현대 등 대부분의 자동차 회사들이 연료전지 자동차 개발에 투자하고 있고 시장 선점을 위한 각축전을 벌이고 있습니다. 또 제너럴모터스(GM)는 2001년 가솔린 이용한 연료전지를 개발했고, 2002년 1월 미국 디트로이트에서 열린 ‘북미 국제 모터쇼’에서 연료전지 콘셉트카인 '오토노미(AUTOnomy)'를 공개해 눈길을 끌었습니다.  

우리나라에서는 현대에서 2001년에 순수 연료전지로 가동되는 '싼타페 연료전지차'의 시범주행에 성공했고, 2002년 9월 미국 캘리포니아 주에서 개최된 '2002 퓨얼셀 로드 랠리'에서 다임러 클라이슬러ㆍ포드ㆍGMㆍ혼다 등 경쟁사 연료전지차와 함께 300마일 연속주행에 성공했습니다. 그리고 현대자동차는 2010년 3월 투싼 ix를 제네바 모터쇼에서 첫 선을 보인 후 2013년 3월 세계 최초로 수소차 양산에 성공하면서 유럽에 처음으로 수출하였습니다.

참고문헌:  pmg 지식엔진연구소