>친환경 수소의 생산 및 저장 지원

작은 분자가 커다란 효과로: Everfuel의 친환경 수소 생산 솔루션 개발 사례

수소는 에너지 산업에서 중요한 차세대 첨단 재료입니다. 수소는 풍부하고 추출하기 쉬우며, 연료로 사용할 때 CO₂를 배출하지 않습니다. 기후 변화의 영향에 직면하고 있는 세계에서, 수소는 효율적인 청정 에너지원으로서 막대한 잠재력을 가지고 있습니다.

지금까지는, 수소의 폭넓은 도입에 다음과 같은 몇 가지 중대한 장애 요소가 있었습니다.

1. 극도로 작은 수소 분자를 가압 상태로 격리하는 데 몇 가지 문제가 있었습니다.
2. 수소를 가공하는 데 주로 화석 연료에 의존함으로써 수소가 제공하는 이점이 상당 부분 퇴색됩니다.
3. 수소를 운송용 연료로 압축하는 인프라가 존재하지 않았습니다.

현재, 이 세 가지 요소 모두 해결하려는 노력이 진행되고 있습니다. 덴마크의 한 혁신 기업이 이러한 노력을 선도하고 있습니다.

Everfuel은 Swagelok 덴마크를 비롯한 다수 기업의 지원을 통해, Everfuel의 CEO Jacob Krogsgard가 말한 것처럼 "수소 솔루션의 실현"이라는 과제에 착수했습니다. "Everfuel의 미션은 실제로 상당히 광범위하며, 재생 에너지를 실현하고, 근본적으로 화석 연료를 없애는 것입니다. 저희가 어떻게 이를 실현할 수 있을까요? 바로 친환경 수소를 생산하여 산업 공정에서 화석 연료를 대체하고, 수소 자동차 차량군에 분배하는 것입니다"라고 Jacob Krogsgard가 말했습니다.

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수소 생산과 저장을 지원하는 HySynergy PtX 프로젝트

Everfuel은 20 MW의 대규모 친환경 수소 생산 및 저장용 PtX(Power to X) 시설을 건설하는 야심찬 계획인 HySynergy 프로젝트를 선보입니다. 화석 연료에 의존하여 운영되거나 화석 연료를 수소의 원료로 사용하는 대다수의 수소 시설과 달리, HySynergy는 풍력과 태양광을 전원으로 활용하여 화석 연료에서 완전히 독립된 시설로 건설되고 있습니다. HySynergy는 배기 가스 없이 전력을 생산하는 시설이 될 것입니다.

Krogsgard는 "이는 단지 20 메가와트의 전해조를 건설하는 사업이 아닙니다"라고 말했습니다. "이번 사업은 첫 번째 단계이기도 하지만, 이러한 종류의 시설이 지속 가능하다는 것을 보여주는 비즈니스 사례이기도 합니다. 친환경 에너지 측면에서나 비즈니스 측면에서 모두 말입니다."

"당사는 완전히 재생 에너지원만 사용하여 수소를 생산할 수 있음을 입증할 계획입니다"라고 Krogsgard가 말합니다. "그 다음엔 이후에 사용할 수 있도록 저장하게 됩니다. 즉, 어제의 바람을 오늘의 연료로 바꿀 수 있다는 의미입니다. 저장 용량만 충분하다면 1월달의 바람을 미래의 연료로 전환하고 4월에 분배하는 것도 가능합니다. 다른 종류의 재생 에너지로는 이러한 일이 불가능합니다."

Krogsgard가 계속 설명합니다. "마지막으로, 수소 연료전지를 사용할 때의 부산물은 순수한 물이며, 이를 사용하여 더 많은 수소를 생산할 수 있습니다. 따라서, 수소를 판매하고, 수소에서 나오는 폐기물로 판매할 수 있는 수소를 더 많이 만들며, 시설에서 발생하는 폐열(waste heat)을 포집하여 판매하고, 또 다른 부산물인 산소도 판매할 수 있습니다. 더구나, 배터리와 같은 다른 대체 연료에 비해 압축 수소 형태로 더 많은 에너지를 운반할 수 있다는 점도 매우 강력한 이점으로 부각될 것으로 믿습니다"라고 설명했습니다.

수소 격리 및 압축

물론, 수소의 가능성과 HySynergy PtX 플랜트의 가능성을 실현하는 데 핵심적인 요소는 극도로 가연성이 높은 수소를 누설 없는 밀폐 환경에 압축하여 격리할 수 있어야 한다는 점입니다.

"수소는 어디에 넣든 빠져나오려고 하는 성질이 있습니다"라고 Swagelok 덴마크의 지역 현장 엔지니어인 Jesper Skovning이 말합니다. “더군다나, 수소 취화(hydrogen embrittlement)라는 문제도 있습니다. 특히 단단한 강철 재질의 경우, 수소 분자가 이를 공격하여 균열을 만들고, 궁극적으로 재질을 사용할 수 없는 상태로 만듭니다. 이러한 부분에서 당사가 이 모든 문제에 대응할 수 있음을 확신하는 FK 피팅과 같은 Swagelok 부품이 빛을 발합니다. FK 피팅은 높은 니켈 함량과 특별히 제조된 볼 밸브 및 니들 밸브를 적용하여 수소 용도에 적합하게 설계되었습니다"라고 Jesper Skovning이 말합니다. 중압/고압 피팅 중에서, FK 피팅은 기존 콘 & 쓰레드 피팅보다 설치하기 쉬우므로 소중한 노동 시간을 절감하고 운영 효율을 개선할 수 있으며, 이는 모든 시설에서 중요한 요소이지만, 특히 존재 자체의 이유가 효율 개선인 시설에서 더욱 중요합니다.

Swagelok 덴마크는 프로젝트 시작 단계부터 Everfuel과 협력하며 시스템 설계와 그랩 샘플링 판넬과 같은 맞춤형 설계 및 조립 솔루션을 지원하는 현장 엔지니어링 전문 기술을 제공해왔습니다.

"이번 프로젝트는 모든 것이 백지에서 시작되었습니다"라고 Everfuel의 프로젝트 매니저 Jesper Veilstrup이 말합니다. “따라서, 반복 작업이 많았으며, Swagelok 덴마크의 Peter와 그 동료들이 상당히 많은 도움이 되었습니다. 이들은 소립자 액체 및 기체를 가압 상태로 격리하는 기술, 특히 수소와 관련하여 특정 압력에서 어떤 종류의 장비를 사용하는 것이 좋은지에 대한 지식을 포함하여 Swagelok의 75년이 넘는 경험을 제공했습니다. 이 분야에서 당사의 역량은 제한적이므로, 이와 관련하여 상당히 많은 부분을 Swagelok 덴마크와의 관계에 의존했습니다."

또한 Veilstrup에 따르면, 그러한 관계가 바로 핵심이었습니다. "Swagelok 덴마크는 전문적인 접근 방식을 갖춘 매우 헌신적인 팀을 지원했습니다. 이는 고무적인 일이었고, 바로 처음부터 매우 유용한 피드백을 받았습니다. 또한, 원활한 의사소통으로 서로 이해하는 데 어려움 없이 프로젝트를 진행할 수 있었습니다. 따라서, 이 분야에서 앞으로도 여러 프로젝트에 협력할 기회가 있을 것으로 생각합니다."

이 프로젝트가 아직 초기 단계이므로 이는 중요한 일입니다. 2025년 2 단계(Phase II)가 완료되면, HySynergy PtX 프로젝트는 덴마크 육상 운송 부문의 CO₂ 배출량의 11%에 해당하는 CO₂ 배출량을 감축할 것입니다. 3 단계(Phase III)가 완료되는 2030년이 되면, 이 프로젝트는 덴마크의 탄소 발자국을 한층 더 줄이고, CO₂ 70% 감축이라는 덴마크의 기후 목표 달성에 크게 기여할 것입니다.

"친환경 에너지로 전환하려면 세계적으로 행동에 나서야 함은 확실히 분명합니다"라고 Skovning이 말합니다. "수소 생산은 실제로 친환경 에너지 전환에 있어서 중요한 부분입니다. 이와 같은 프로젝트에 참여하고, 그 실현성을 입증한다는 것은 저에게 무척 자랑스러운 일입니다. 이는 크고 큰 진전이며 올바른 방향으로 나아가는 것입니다."

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