수소 에너지

소개

수소 에너지의 개요, 수소 경제, 수소 제조기술, 수소 정제법, 수소 에너지의 활용 예, 결론으로 되어 있습니다.

목차

서론
1.수소에너지
2. 수소경제
3. 수소에너지의 도입 효과
본론
1.수소제조기술
2.수소의 정제법
3.수소의 저장과 수송
4. 수소 이용 기술
결론

본문내용

서론

1.수소에너지

가장 가벼운 기체이다. 수소의 원소기호는 H이고, 원자번호는 1, 원자량은 1.008, 수소분자의 분자식은 H2, 분자량은 2.016의 색깔도 냄새도 없는 가장 가벼운 기체이다. 공기보다 가볍고 쉽게 확산된다는 특성(천연가스보다 3.8배 빠르다)은 방출되었을 때 가연성 조건 이하로 빠르게 희석될 수 있음을 의미한다. 수소는 헬륨보다 2배, 천연가스보다 6배 빠른 조건 1.2~9.1m/sec의 속도로 상승한다. 건물 지붕 등의 구조만 신경써도 누출시 수소의 외부 방출을 용이하게 할 수 있어 폭발을 방지할수 있다는 것이다. 수소는 냄새도 없고, 색깔도 맛도 없다. 따라서 인간의 오감으로는 수소 누출여부를 알기란 매우 어렵다. 따라서 수소를 감지할 수 있는 센서가 개발되어 안전한 이용을 도와주어 왔다. 천연가스 역시 같은 특성을 지녔기에 황성분을 함유한 이른바 부취제를 일부러 넣어 누출시 냄새로 알 수 있도록 하고 있다. 하지만, 대표적인 수소이용기술인 연료전지는 이러한 종류의 부취제에 매우 취약하여 수명이 줄어든다. 그래서 수소 센서나 연료전지 성능에 지장이 없는 부취제를 개발하기 위해 노력하고 있다.

수소의 끓는점은 -253℃로서, 질소 -196℃와 메탄 -161℃보다 낮고, 헬륨 -269℃보다는 높다. 따라서 수소액화를 위한 냉각에는 상당히 많은 에너지가 필요하다. 이러한 저온 액체가 피부에 접하게 되면 저온화상을 입힐 우려가 있다. 하지만 오늘날의 초저온기술은 이중벽 구조의 진공단열 등 잘 발달된 단열기술을 이용하므로 안전성은 크게 신경쓸 일은 아니다.

수소는 열에 대해 안정하여 완전히 해리시키는데 약 5000℃를 필요로 한다. 물 등의 용매에 녹기 어렵고 물에 대한 용해도는 0℃에서 2.1ml/100ml이다. 한편, 팔라듐, 백금, 니켈, 티탄, 철 등의 금속에는 다량의 수소가 저장되므로 이 성질을 수소저장에 이용하고자 하고 있다.

수소는 상온에서는 반응성이 낮지만 온도를 높이거나 촉매가 존재하면 대부분의 원소나 화합물과 반응한다. 수소와 수소의 혼합가스는 550℃ 이상으로 가열하든지 점화하면 극렬하게 폭발하고 이른바 산소폭발 산수소폭명기반응을 일으킨다. 가연성 가스가 공기 중에서 인화되는 온도(인화한계농도) 범위가 4.0% ~ 74.2%로 넓어, 공기(산소)와 혼합하지 않도록 주의할 필요가 있다. 수소를 점화하는데 필요한 에너지는 0.03mJ로서 휘발유증기(0.2mJ), 천연가스(0.29mJ)와 비교하여 매우 낮다. 하지만 10% 이하의 저농도에서는 점화에 필요한 에너지는 같은 인화범위의 천연가스나 휘발유 증기와 비슷하다. 가장 쉽게 점화되는 29% 영역에서는 인화에 필요한 에너지는 휘발유의 1/10, 천연가스의 1/15 수준으로 낮아진다. 폭발은 수소만 있는 용기나 장소에서는 일어날 수 없다. 산소라고 하는 산화제가 존재해야 한다. 폭발 범위는 공기 중에서는 18.3~59%로서 넓기는 하지만, 휘발유 증기가 보다 낮은 1.1~3.3% 범위에 있는 것에 비하면 오히려 안전할 수 있다. 수소의 경우 부력 속도가 크므로 개방된 지역에서는 폭발할 확률이 더 낮다. 프로판이나 휘발유 증기의 경우는 지표 근처에서는 오히려 폭발할 확률이 높아진다는 점과 비교한다면 반대되는 현상이다.

참고자료

· [1] 알기 쉬운 수소 에너지 / 한국에너지기술연구원
· [2] 수소 에너지의 최전선 / 송재만
· [3] 수소 이용 기술의 이해 / 손정락
· [4] 수소에너지 배경과 과제/ 김종원
· [5] 신재생에너지의 이해
· [6] 수소경제의 문제점과 신에너지원의 필요성 / 방건웅