<에코용어사전> 수소경제 필수템, SOFC&SOEC를 알아보자
화석연료를 대신해 수소가 주요 에너지원로 사용될 미래를 일컫는 말 '수소경제'. 이를 현실화하기 위한 필수 장치 SOFC와 SOEC에 대해 살펴봅니다.
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오랜 기간 우리의 삶을 편안하게 만든 화석 연료.
하지만 지구온난화의 주범 ‘탄소’를 배출한다는 치명적 단점으로 인해
이를 대체할 수 있는 자원을 찾기 위한 노력이 계속되고 있습니다.
그 중 생산 및 사용 과정에서 탄소를 배출하지 않는 수소가
가장 강력한 미래 에너지원으로 주목받고 있는데요.
수소가 주요 연료가 되는 미래를 일컬어 ‘수소경제’라고 칭하기도 합니다.
이번 에코용어사전에서는 이러한 수소경제를 실현할 필수템으로 꼽히는
SOFC와 SOEC에 대해 살펴보겠습니다.
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SOFC(Solid Oxide Fuel Cell)는 고체산화물 연료전지를 말합니다.
연료전지(Fuel Cell)는 연료의 산화*에 의해 생기는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 장치인데요.
그중에서도 SOFC는 수소를 연료로, 세라믹과 같은 고체 산화물을 전해질*로 사용하는 전지이죠.
쉽게 말하자면, 수소와 산소를 결합해 전기를 만드는 것입니다.
*산화(Oxidation) : 어떤 물질이 산소와 반응하여 전자를 잃는 과정
*전해질(Electrolyte) : 연료전지 내에서 화학반응을 중재하는 일종의 배터리액으로, 수소 이온과 전자를 분리하고 이동을 조절하는 물질이다.
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그럼, SOFC의 작동 원리를 좀 더 차근차근 알아볼까요?
① 연료 공급 : 연료로 사용되는 수소가 음극으로 공급
② 산화 반응 : 공급된 수소가 전해질에서 산화되면서 수소 이온과 전자로 분리
③ 이온 이동 : 수소 이온이 고체 산화물 전해질을 통해 양극으로 이동
④ 산소 공급 : 양극에서 공급된 산소와 수소 이온이 결합하며 열과 물 생성
⑤ 전자 이동 : 전자는 전해질 외부 전기선을 따라 양극으로 이동, 이 과정에서 전기 생산
여기서 잠깐! 수소에서 전자를 분리하는 이유는?
수소 이온과 전자를 분리하는 이유는 안전성 때문입니다. 수소는 다른 물질과의 반응성이 매우 높은데, 특히 산소와 직접 만나면 큰 에너지를 방출하는 화학반응을 일으켜 폭발할 위험성이 있죠. SOFC는 수소 분자를 수소 이온과 전자로 분리하고, 그 각각을 전해질과 외부 전기선을 통해 따로 이동시켜 분자 간 직접 접촉 자체를 막기 때문에 폭발의 위험이 거의 없습니다.
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SOFC는 화학반응에 의해 전기와 열, 그리고 물을 생산할 뿐 탄소가 배출되지 않습니다.
또한 소형화가 가능해 도심형 분산전원*에 적합하고, 날씨 등 환경의 영향 없이 24시간 안정적으로 발전할 수 있습니다.
이러한 장점들로 인해 미래의 주요한 친환경 에너지 발전 장치로 꼽히고 있죠.
*분산전원 : 지역 간 혹은 지역 내 송전망의 배전 시설의 간편화와 효율성을 높이기 위해, 태양광이나 풍력과 같은 신·재생에너지 자원을 이용한 소규모 발전 설비를 지칭한다.
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더욱이 최근에는 SOFC에서 발생한 열을 재활용하는 ‘열 공급형 SOFC’도 등장했는데요.
열 공급형 SOFC는 전력 생산 과정에서 발생하는 350°C 이상의 고온을
다시 회수하여 온수 공급 및 난방에 활용하는 최신 기술이죠.
실제로 SK에코플랜트는 지난해 강원도 동해시 해오름스포츠센터 인근에
세계 최초로 SOFC를 활용한 열 공급형 발전소를 준공!
이곳에서 연간 1만 4,000가구가 사용 가능한 3만 6,800MWh의 전기를 생산할 뿐 아니라,
스포츠센터 내 수영장의 난방과 온수를 공급하고 있는데
이를 통해 연간 2억여 원의 에너지 비용과 약 770톤의 탄소 저감효과를 기대할 수 있다고 합니다.
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SOEC(Solid Oxide Electroly Cell, 고체산화물 수전해기)는 SOFC와는 완전히 반대 원리로 작동하는 장치입니다.
‘수전해’라는 이름 그대로 물(H2O)을 전기로 분해해 고순도의 수소(H2)를 생산하는 기술이죠.
수전해기는 물과 전기를 연료로, 산소와 수소만 생산할 뿐 탄소 배출이 전혀 없는데요.
수소의 친환경적 생산을 실현했다는 점에서 수소 경제로 가기 위한 주요 해법으로 주목받고 있죠.
그중에서도 SK에코플랜트의 전략적 파트너인 블룸에너지가 독자적으로 개발한 SOEC는
고온의 수증기를 활용해 적은 양의 전기로도 많은 양의 수소를 생산하며
현존하는 최대효율의 수전해기로 그 이름을 올리고 있습니다.
재생에너지 및 *그린수소의 생산과 유통, 활용에 이르기까지
SK에코플랜트가 구축한 그린수소 밸류체인(Value-Chain)의 핵심 역할을 담당하고 있기도 하죠.
*그린수소: 태양광이나 풍력 등으로 생산된 재생에너지로 생산한 수소
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이러한 SOEC로 만들어진 ‘그린수소’가 곧 탄생할 예정입니다.
SK에코플랜트는 2025년 그린수소 상용화를 목표로 하는 ‘뉴지오호닉(Nujio’qonik)’ 프로젝트를 진행 중에 있는데요.
뉴지오호닉 프로젝트는 캐나다의 뉴펀들랜드섬에서 풍력발전으로 그린수소를 생산해
다시 암모니아로 변환하고 유럽 등 타 대륙으로 운송하는 초대형 프로젝트로,
이 수소 생산 과정에 SOEC가 공급될 예정이죠.
이번 에코용어사전에서 알아본 수소경제 필수템, SOFC와 SOEC!
이 두 기술만 있다면 곧 다가올 수소경제 시대도 걱정 없겠죠?
그린수소 미래를 위해 전 세계 곳곳에서 활약하고 있는
SK에코플랜트의 행보에도 많은 관심 부탁드립니다.
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이를 대체할 수 있는 자원을 찾기 위한 노력이 계속되고 있습니다.
그 중 생산 및 사용 과정에서 탄소를 배출하지 않는 수소가
가장 강력한 미래 에너지원으로 주목받고 있는데요.
수소가 주요 연료가 되는 미래를 일컬어 ‘수소경제’라고 칭하기도 합니다.
이번 에코용어사전에서는 이러한 수소경제를 실현할 필수템으로 꼽히는
SOFC와 SOEC에 대해 살펴보겠습니다.
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SOFC(Solid Oxide Fuel Cell)는 고체산화물 연료전지를 말합니다.
연료전지(Fuel Cell)는 연료의 산화*에 의해 생기는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 장치인데요.
그중에서도 SOFC는 수소를 연료로, 세라믹과 같은 고체 산화물을 전해질*로 사용하는 전지이죠.
쉽게 말하자면, 수소와 산소를 결합해 전기를 만드는 것입니다.
*산화(Oxidation) : 어떤 물질이 산소와 반응하여 전자를 잃는 과정
*전해질(Electrolyte) : 연료전지 내에서 화학반응을 중재하는 일종의 배터리액으로, 수소 이온과 전자를 분리하고 이동을 조절하는 물질이다.
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그럼, SOFC의 작동 원리를 좀 더 차근차근 알아볼까요?
① 연료 공급 : 연료로 사용되는 수소가 음극으로 공급
② 산화 반응 : 공급된 수소가 전해질에서 산화되면서 수소 이온과 전자로 분리
③ 이온 이동 : 수소 이온이 고체 산화물 전해질을 통해 양극으로 이동
④ 산소 공급 : 양극에서 공급된 산소와 수소 이온이 결합하며 열과 물 생성
⑤ 전자 이동 : 전자는 전해질 외부 전기선을 따라 양극으로 이동, 이 과정에서 전기 생산
여기서 잠깐! 수소에서 전자를 분리하는 이유는?
수소 이온과 전자를 분리하는 이유는 안전성 때문입니다. 수소는 다른 물질과의 반응성이 매우 높은데, 특히 산소와 직접 만나면 큰 에너지를 방출하는 화학반응을 일으켜 폭발할 위험성이 있죠. SOFC는 수소 분자를 수소 이온과 전자로 분리하고, 그 각각을 전해질과 외부 전기선을 통해 따로 이동시켜 분자 간 직접 접촉 자체를 막기 때문에 폭발의 위험이 거의 없습니다.
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SOFC는 화학반응에 의해 전기와 열, 그리고 물을 생산할 뿐 탄소가 배출되지 않습니다.
또한 소형화가 가능해 도심형 분산전원*에 적합하고, 날씨 등 환경의 영향 없이 24시간 안정적으로 발전할 수 있습니다.
이러한 장점들로 인해 미래의 주요한 친환경 에너지 발전 장치로 꼽히고 있죠.
*분산전원 : 지역 간 혹은 지역 내 송전망의 배전 시설의 간편화와 효율성을 높이기 위해, 태양광이나 풍력과 같은 신·재생에너지 자원을 이용한 소규모 발전 설비를 지칭한다.
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더욱이 최근에는 SOFC에서 발생한 열을 재활용하는 ‘열 공급형 SOFC’도 등장했는데요.
열 공급형 SOFC는 전력 생산 과정에서 발생하는 350°C 이상의 고온을
다시 회수하여 온수 공급 및 난방에 활용하는 최신 기술이죠.
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스포츠센터 내 수영장의 난방과 온수를 공급하고 있는데
이를 통해 연간 2억여 원의 에너지 비용과 약 770톤의 탄소 저감효과를 기대할 수 있다고 합니다.
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SOEC(Solid Oxide Electroly Cell, 고체산화물 수전해기)는 SOFC와는 완전히 반대 원리로 작동하는 장치입니다.
‘수전해’라는 이름 그대로 물(H2O)을 전기로 분해해 고순도의 수소(H2)를 생산하는 기술이죠.
수전해기는 물과 전기를 연료로, 산소와 수소만 생산할 뿐 탄소 배출이 전혀 없는데요.
수소의 친환경적 생산을 실현했다는 점에서 수소 경제로 가기 위한 주요 해법으로 주목받고 있죠.
그중에서도 SK에코플랜트의 전략적 파트너인 블룸에너지가 독자적으로 개발한 SOEC는
고온의 수증기를 활용해 적은 양의 전기로도 많은 양의 수소를 생산하며
현존하는 최대효율의 수전해기로 그 이름을 올리고 있습니다.
재생에너지 및 *그린수소의 생산과 유통, 활용에 이르기까지
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*그린수소: 태양광이나 풍력 등으로 생산된 재생에너지로 생산한 수소
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뉴지오호닉 프로젝트는 캐나다의 뉴펀들랜드섬에서 풍력발전으로 그린수소를 생산해
다시 암모니아로 변환하고 유럽 등 타 대륙으로 운송하는 초대형 프로젝트로,
이 수소 생산 과정에 SOEC가 공급될 예정이죠.
이번 에코용어사전에서 알아본 수소경제 필수템, SOFC와 SOEC!
이 두 기술만 있다면 곧 다가올 수소경제 시대도 걱정 없겠죠?
그린수소 미래를 위해 전 세계 곳곳에서 활약하고 있는
SK에코플랜트의 행보에도 많은 관심 부탁드립니다.