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허버트 피크 이론 석유 생산 정점에 대한 비판
경제학자이자 역사가인 에드워드 러트워크는 러시아, 이란, 이라크와 같은 국가의 불안정으로 인해 석유 매장량이 엄청나게 과소평가되었다고 주장한다. 석유 및 가스 생산 정점 연구 협회(ASPO)는 현재 러시아나 이란은 불안정으로 어려움을 겪지 않지만, 이라크는 그렇다고 주장하며 반박한다.
케임브리지 에너지 연구 협회는 허버트의 영향을 받은 예측들을 비판하는 보고서를 작성했다.
CERA는 석유가 끝없이 풍부할 것이라고 믿지 않지만, 대신 세계 생산량이 서서히 감소하기 전에 한두 십 년 동안 "파동하는 고원"을 따를 것이라고 믿는다. 그리고 생산량은 2015년까지 4천만 배럴/일에 도달할 것이라고 예측한다.
알프레드 J. 카발로는 늦어도 2015년까지 재래식 석유 공급 부족을 예측하면서도 허버트 피크가 세계 생산량에 적용할 올바른 이론이라고 생각하지 않는다.
허버트 피크 이론 피크 요소 시나리오에 대한 비판
킹 허버트 자신은 석유 생산량 감소와 핵분열성 우라늄 및 토륨과 같은 요소의 고갈(또는 상대적 부족) 사이에 큰 차이를 두었지만, 다른 일부는 현재 및 미래 생산량과 비교하여 발표된 매장량 수치를 기반으로 피크 우라늄 및 피크 인과 같은 정점을 곧 예측했다. 그러나 일부 경제학자에 따르면, 특정 시점에 재고로 기록된 입증된 매장량은 "광물 자원의 총 미래 공급량에 대한 불량한 지표"로 간주될 수 있다.
몇 가지 예시를 들자면, 주석, 구리, 철, 납, 아연은 모두 1950년부터 2000년까지의 생산량과 2000년의 매장량이 1950년의 세계 매장량을 훨씬 초과했는데, 이는 "입증된 매장량은 자동차 딜러의 자동차 재고와 같다"는 점에서 미래에 실제로 추출 가능한 총량과는 거의 관련이 없다는 사실을 제외하고는 불가능했을 것이다. 피크 인의 경우, 확인된 매장량 71,000Mt(USGS)과 지구 지각에 있는 약 30,000,000,000Mt의 다른 인(평균 암석은 0.1% 인) 사이의 중간 농도가 존재하므로, 인 생산량 감소가 곧 발생할 것이라는 것을 보여주려면 전자의 수치를 190Mt/년의 광산에서 추출된 인(2011년 수치)과 비교하는 것 이상의 것이 필요하다.
허버트 피크 이론 각주
Greene, D.L. & J.L. Hopson. (2003). Running Out of and Into Oil: Analyzing Global Depletion and Transition Through 2050 ORNL/TM-2003/259, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, October
데이비드 트로트
데이비드 트로트(David Trott)라는 이름을 가진 사람은 다음이 있다.
라오스 공인회계사협회
라오스 공인회계사협회(영어: Lao Chamber of Professional Accountants and Auditors, 약칭: LCPAA; 라오어: ສະພາວິຊາຊີບນັກບັນຊີ ແລະ ນັກກວດສອບ)는 라오스의 회계사·감사인 직역을 대표하는 전문 단체이다. 1998년에 설립되었고, 2014년 제정된 독립감사법 아래에서 공식 인정을 받는다. LCPAA는 공인회계사(CPA) 자격 발급, 초기·지속 전문교육(IPD/CPD) 운영, 자격시험 관리, 조사·징계 제도를 담당하며 라오스 재무부와 협력한다. 국제적으로는 IFAC(국제회계사연맹) 준회원(Associate)이며 2019년부터 가입 상태이고, 아세안 회계사 연맹(AFA) 주요 회원이다.
라오스 공인회계사협회 역사
LCPAA는 1998년에 설립되었으며, 2014년 독립감사법 제정 이후 법률에 근거한 국가 직능단체로 재정비되었다. 과거 명칭은 Lao Institute of Certified Public Accountants (LICPA)로, 독립감사법에서 정의된 바에 따라 현 명칭(LCPAA)으로 변경되었다.
라오스 공인회계사협회 회원 및 자격
라오스의 전문 회계사는 LCPAA의 인증 프로그램을 이수하고 회원이 되어야 하며, CPD(3년 120시간, 연 20시간 이상)를 이행해야 한다. 공익기업(PIE) 등에서의 법정감사 및 감사업무는 법과 규정에 따라 재무부가 정한 기준(ISA) 아래에서 수행된다.
라오스 공인회계사협회 국제 협력
LCPAA는 IFAC 준회원(Associate)으로 2019년부터 가입되어 있으며, 아세안 회계사 연맹(AFA)의 주요 회원으로 활동한다.
가스액화연료
가스액화연료(영어: Gas to liquids, GTL)는 천연가스나 다른 기체 탄화수소를 휘발유나 경유와 같은 장쇄 탄화수소로 전환하는 정유공장 공정이다. 메테인이 풍부한 가스는 액체 합성 연료로 전환된다. 두 가지 일반적인 전략이 존재한다: (i) 메테인을 메탄올로 직접 부분 연소시키는 방법과 (ii) 피셔-트롭쉬 공정과 같이 일산화 탄소와 수소를 탄화수소로 전환하는 방법이다. 전략 (ii)는 수소-일산화 탄소 혼합물을 액체로 전환하기 위한 다양한 방법을 따른다. 직접 부분 연소는 자연에서 시연되었지만 상업적으로는 재현되지 않았다. 부분 연소에 의존하는 기술은 주로 천연가스가 저렴한 지역에서 상업화되었다.
GTL의 동기는 메테인보다 운반하기 쉬운 액체 연료를 생산하는 것이다. 메테인은 압력 하에서 액화되려면 임계 온도인 -82.3°C 이하로 냉각되어야 한다. 관련 극저온 장치 때문에 LNG 운반선이 운송에 사용된다. 메탄올은 편리하게 취급할 수 있는 가연성 액체이지만, 에너지 밀도는 휘발유의 절반이다.
가스액화연료 피셔-트롭쉬 공정
GtL 공정은 피셔-트롭쉬 공정을 통해 확립될 수 있으며, 이는 일산화 탄소(CO)와 수소(H2) 혼합물을 장쇄 탄화수소로 전환하는 여러 화학 반응을 포함한다. 이 탄화수소는 일반적으로 액체 또는 반액체이며 이상적으로는 (CnH2n+2)의 공식을 갖는다.
피셔-트롭쉬 공정에 필요한 CO와 H2의 혼합물을 얻기 위해 메테인(천연가스의 주성분)은 부분 산화 과정을 거칠 수 있으며, 이는 주로 이산화 탄소, 일산화 탄소, 수소 가스(때로는 물과 질소)의 원시 합성가스 혼합물을 생성한다. 원시 합성가스 혼합물에서 일산화 탄소와 수소의 비율은 예를 들어 수성 가스 전이 반응을 사용하여 조절할 수 있다. 원시 합성가스 혼합물에서 불순물, 특히 질소, 이산화 탄소 및 물을 제거하면 순수한 합성가스(신가스)가 생성된다.
순수한 신가스는 피셔-트롭쉬 공정으로 보내져 철 또는 코발트 촉매 위에서 반응하여 알코올을 포함한 합성 탄화수소를 생산한다.
가스액화연료 메테인-메탄올 공정
메탄올은 메테인(천연가스)으로부터 일련의 세 가지 반응을 통해 만들어진다.
수증기 개질
CH4 + H2O → CO + 3 H2   ΔrH = +206 kJ mol−1
수성 전이 반응
CO + H2O → CO2 + H2   ΔrH = −41 kJ mol−1
합성
2 H2 + CO → CH3OH   ΔrH = −92 kJ mol−1
이렇게 형성된 메탄올은 모빌 공정과 메탄올-올레핀을 통해 휘발유로 전환될 수 있다.
가스액화연료 메탄올-휘발유 (MTG) 및 메탄올-올레핀
1970년대 초, 모빌은 천연가스를 합성가스로, 그리고 메탄올로 전환하는 대체 공정을 개발했다. 메탄올은 제올라이트 촉매의 존재 하에 반응하여 다양한 화합물을 형성한다. 첫 번째 단계에서 메탄올은 부분적으로 탈수 반응되어 다이메틸 에터를 생성한다.
2 CH3OH → CH3OCH3 + H2O
다이메틸 에터와 메탄올의 혼합물은 그 후 ZSM-5와 같은 제올라이트 촉매 위에서 더 탈수되며, 실제로는 중합 및 수소화되어 연료 중량의 80%를 차지하는 5개 이상의 탄소 원자를 가진 탄화수소로 구성된 휘발유를 생성한다. 모빌 MTG 공정은 JAMG에 의해 중국에서 석탄액화연료에서 유래한 메탄올로부터 실현된다. MTG의 더 현대적인 구현은 탑세 개선 휘발유 합성(TiGAS)이다.
메탄올은 제올라이트 및 SAPO 기반 불균일 촉매를 사용하여 올레핀으로 전환될 수 있다. 촉매의 기공 크기에 따라 이 공정은 중요한 단량체인 C2 또는 C3 제품을 생산할 수 있다.
메탄올-올레핀 기술은 석탄 가스화에서 플라스틱을 생산하기 위해 중국에서 널리 사용되고 있다. 또한 미래에 화석 연료가 없는 플라스틱을 만드는 방법으로도 논의되고 있다.
가스액화연료 합성가스-휘발유 플러스 공정 (STG+)
세 번째 가스액화연료 공정은 MTG 기술을 기반으로 천연가스 유래 합성가스를 열화학적 단일 루프 공정을 통해 드롭인 휘발유 및 제트 연료로 전환한다.
STG+ 공정은 하나의 연속 공정 루프에서 네 가지 주요 단계를 따른다. 이 공정은 충전층 반응기 네 개를 직렬로 연결하여 합성가스를 합성 연료로 전환한다. 고옥탄 합성 휘발유 생산 단계는 다음과 같다:
휘발유 합성: 반응기 2의 생성 가스는 다음으로 세 번째 반응기인 반응기 3으로 공급되며, 이 반응기에는 DME를 탄화수소로 전환하는 촉매가 포함되어 있다. 이 탄화수소에는 파라핀(알케인), 방향족성 화합물, 나프텐(사이클로알케인) 및 소량의 올레핀(알켄)이 포함되며, 주로 C6 (탄화수소 분자의 탄소 원자 수)에서 C10까지이다.
가스액화연료 생물학적 가스액화연료 (Bio-GTL)
메테인이 GTL의 주요 목표인 만큼, 메테인을 처리하는 세 가지 효소에 많은 관심이 집중되어 왔다. 이 효소들은 메테인을 유일한 탄소 및 에너지원으로 대사하는 미생물인 메탄 산화 미생물의 존재를 지지한다. 호기성 메탄 산화 미생물은 메테인을 메탄올로 산소화하는 효소를 보유하고 있다. 관련 효소는 용해성 및 입자성(즉, 막 결합성) 변종 모두에서 발견되는 메탄 모노산소화효소이다. 이들은 다음 화학량론에 따라 산소화를 촉매한다.
CH4  +  O2  +  NADPH  +  H+  →  CH3OH  +  H2O  +  NAD+
혐기성 메탄 산화 미생물은 메틸 코엔자임 M 환원효소라는 효소를 사용하여 메테인의 생체 전환에 의존한다. 이 유기체들은 역 메탄생성을 수행한다. 이 메테인 전환 효소의 메커니즘을 밝히기 위한 강한 노력이 이루어져, 이들의 촉매 작용을 시험관 내에서 재현할 수 있게 되었다.
바이오디젤은 미생물인 무어렐라 테르모아세티카와 야로위아 리폴리티카를 사용하여 CO2로부터 생산될 수 있다. 이 공정은 생물학적 가스액화연료로 알려져 있다.
가스액화연료 상업적 용도
가스액화연료 공정을 사용하여 정유공장은 일부 기체 폐기물(플레어 가스)을 가치 있는 연료유로 전환할 수 있으며, 이는 그대로 판매하거나 경유와 혼합하여 판매할 수 있다. 세계은행은 매년 150십억 세제곱미터 (5.3×10^12 cu ft) 이상의 천연가스가 소각되거나 방출되며, 이는 약 306억 달러에 해당하고 미국 가스 소비량의 25% 또는 유럽 연합 연간 가스 소비량의 30%에 해당하는 양으로, GTL을 통해 유용하게 활용될 수 있는 자원이라고 추정한다. 가스액화연료 공정은 파이프라인을 건설하는 것이 경제적이지 않은 지역에서 가스 매장량의 경제적 추출에도 사용될 수 있다. 이 공정은 원유 자원이 고갈됨에 따라 점점 더 중요해질 것이다.
가스액화연료 상업적 용도
로열 더치 셸은 말레이시아 빈툴루에 있는 공장에서 천연가스로부터 경유를 생산한다. 또 다른 셸 GTL 시설은 세계 최대 GTL 시설인 카타르의 펄 GTL 플랜트이다. 사솔은 최근 카타르 라스 라판 산업 도시에 오릭스 GTL 시설을 건설했으며, 우즈벡네프테가스 및 페트로나스와 함께 우즈베키스탄 GTL 플랜트를 건설하고 있다. 셰브론은 나이지리아 국영 석유공사와의 합작 투자를 통해 사솔 기술을 사용하는 에스크라보스 GTL을 나이지리아에서 가동 중이다. 남아프리카 공화국의 국영 석유 회사인 페트로SA는 사솔 GTL 기술을 사용하여 모셀베이에 22,000배럴/일(용량)의 GTL 플랜트를 소유하고 운영한다.
가스액화연료 상업적 용도
차세대 GTL 기술은 비전통적, 원격 및 문제 가스를 가치 있는 액체 연료로 전환하기 위해 추구되고 있다. 혁신적인 피셔-트롭쉬 촉매를 기반으로 한 GTL 플랜트는 INFRA Technology에 의해 건설되었다. 다른 주요 미국 기업으로는 벨로시스(Velocys), 엔비아 에너지(ENVIA Energy), 폐기물 관리(Waste Management), NRG 에너지(NRG Energy), 티센크루프 산업 솔루션(ThyssenKrupp Industrial Solutions), 리버티 GTL(Liberty GTL), 페트로브라스, 그린웨이 혁신 에너지(Greenway Innovative Energy), 프리무스 그린 에너지(Primus Green Energy), 컴팩트 GTL(Compact GTL), 그리고 페트로나스 등이 있다. 이들 공정 중 일부는 제트 연료를 사용한 시범 비행으로 그 효용성을 입증했다.
고립된 가스에 대한 또 다른 제안된 해결책은 해상에서 가스를 메탄올, 경유, 휘발유, 합성 원유, 나프타와 같은 액체로 전환하기 위해 새로운 FPSO를 사용하는 것을 포함한다.
가스액화연료 GTL의 경제성
천연가스를 이용한 GTL은 천연가스 가격과 유가 사이의 석유환산배럴 (BOE) 기준 가격 차이가 클 때 더 경제적이다. 0.1724의 계수는 완전한 석유 등가를 가져온다. GTL은 원유 가격보다 저렴한 가격으로 전 세계 천연가스 생산이 확대될 때 경유/휘발유/원유 국제 가격을 천연가스 가격과 동등하게 만드는 메커니즘이다. 천연가스를 GTL로 전환할 때, 액체 제품은 LNG로 전환하고 수입국에서 액체 제품으로 추가 전환하는 것보다 저렴한 가격으로 수출하기 더 쉽다.
그러나 GTL 연료는 일반 연료보다 생산 비용이 훨씬 더 많이 든다.
헤일리 스티븐스
헤일리 마리아 스티븐스(Haley Maria Stevens, 1983년 6월 24일 ~ )은 미국의 정치인이다.
수증기 개질
수증기 개질(영어: Steam reforming) 또는 수증기 메테인 개질(영어: steam methane reforming, SMR)은 탄화수소를 물과 반응시켜 합성가스 (수소와 일산화 탄소)를 생산하는 방법이다. 일반적으로 천연가스가 원료로 사용된다. 이 기술의 주요 목적은 종종 수소 생성이지만, 합성가스는 암모니아 또는 메탄올 생산과 같은 다른 여러 용도로 사용된다. 이 반응은 다음 평형으로 나타난다.
이 반응은 강력한 흡열 반응이다(ΔHSR = 206 kJ/mol).
수증기 개질로 생산된 수소는 폐기물 이산화 탄소가 대기 중으로 방출될 때 '회색' 수소라고 불리며, 이산화 탄소가 (대부분) 포집되어 지질학적으로 저장될 때 '청색' 수소라고 불린다—탄소 포집 및 저장을 참조하라. 탄소 배출이 없는 '그린' 수소는 태양열, 저탄소 또는 무탄소 전기 또는 폐열을 사용하는 열화학적 물 분해 또는 저탄소 또는 무탄소 전기를 사용하는 전기 분해를 통해 생산된다. 탄소 배출이 없는 '청록색' 수소는 천연가스의 단일 단계 메테인 열분해로 생산된다.
천연가스의 수증기 개질은 세계 수소의 대부분을 생산한다. 수소는 산업적 암모니아 합성 및 기타 화학 물질에 사용된다.
수증기 개질 반응
수증기 개질 반응 동역학, 특히 니켈-산화 알루미늄 촉매를 사용한 반응은 1950년대부터 자세히 연구되었다.
사전 개질의 목적은 프로페인, 뷰테인 또는 나프타와 같은 고탄화수소를 메테인(CH4)으로 분해하여 하류에서 더 효율적인 개질을 가능하게 하는 것이다.
이름의 유래가 된 반응은 수증기 개질(SR) 반응이며 다음 방정식으로 표현된다.
수성 가스 전이 반응(WGSR)을 통해 방정식 [1]에 따라 생성된 일산화 탄소와 물의 반응으로 추가적인 수소가 방출된다.
수증기 개질 공정 내에서 발생하는 일부 추가 반응들이 연구되었다. 일반적으로 직접 수증기 개질(DSR) 반응도 포함된다.
이러한 반응들은 그 자체로 매우 흡열적이기 때문에(약간 발열성인 WGSR 제외) 일정한 온도를 유지하기 위해 반응기에 많은 양의 열을 가해야 한다. 최적의 SMR 반응기 작동 조건은 800°C에서 900°C의 온도 범위와 20-30 bar의 중간 압력 범위에 있다. 증기-탄소(S/C) 비율(몰 기준)로 표현되는 높은 증기 과잉이 필요하다. 일반적인 S/C 비율 값은 2.5:1에서 3:1 범위에 있다.
수증기 개질 산업적 적용
이 반응은 다관식 충전층 반응기에서 수행되며, 이는 플러그 흐름 반응기 범주의 하위 유형이다. 이 반응기는 크고 좁은 튜브 배열로 구성되어 있으며 대형 산업용 로의 연소실 내에 위치하여 작동 중 반응기를 일정한 온도로 유지하는 데 필요한 에너지를 공급한다. 로의 설계는 버너 구성에 따라 상부 연소식, 하부 연소식, 측면 연소식으로 분류된다. 주목할 만한 설계는 Foster-Wheeler 테라스 벽 개질기이다.
튜브 내부에서는 증기와 메테인의 혼합물이 니켈 촉매와 접촉하게 된다. 높은 작동 온도로 인한 확산 제한 때문에 높은 표면적-부피 비율을 가진 촉매가 선호된다. 사용되는 촉매 모양의 예로는 살이 있는 바퀴, 기어 바퀴, 구멍이 있는 링(참조: 라시히 링)이 있다. 또한, 이러한 모양은 압력 손실이 낮아 이 적용 분야에 유리하다.
천연가스의 수증기 개질 효율은 65–75%이다.
수증기 개질 산업적 적용
미국은 매년 900만-1000만 톤의 수소를 생산하며, 대부분 천연가스 수증기 개질을 통해 이루어진다. 2018년 전 세계 암모니아 생산량은 수증기 개질에서 얻은 수소를 사용하여 1억 4천 4백만 톤이었다. 에너지 소비는 1920년 암모니아 톤당 100 GJ에서 2019년에는 27 GJ로 감소했다.
전 세계적으로 수소의 거의 50%가 수증기 개질을 통해 생산된다. 현재 자본 비용 측면에서 가장 저렴한 수소 생산 방법이다.
수소 생산의 탈탄소화를 위한 노력으로, 탄소 포집 및 저장(CCS) 방법이 산업 내에서 구현되고 있으며, 이는 공정에서 생산되는 CO2의 최대 90%를 제거할 잠재력을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고, 이 기술의 구현은 여전히 문제가 많고 비용이 많이 들며, 생산되는 수소의 가격을 상당히 증가시킨다.
수증기 개질 자열 개질
자열 개질(ATR)은 산소와 이산화 탄소 또는 증기를 메테인과 반응시켜 합성가스를 형성하는 방법이다. 이 반응은 메테인이 부분적으로 산화되는 단일 챔버에서 일어난다. 이 반응은 발열적이다. ATR이 이산화 탄소를 사용할 때, 생성되는 H2:CO 비율은 1:1이고, ATR이 증기를 사용할 때, 생성되는 H2:CO 비율은 2.5:1이다. 합성가스의 출구 온도는 950–1100°C이며 출구 압력은 최대 100 bar까지 가능하다.
반응 [1] – [3] 외에도 ATR은 다음 반응을 도입한다.
SMR과 ATR의 주요 차이점은 SMR은 증기를 생성하기 위한 열원으로 공기만을 사용하는 반면, ATR은 정제된 산소를 사용한다는 것이다. ATR의 장점은 H2:CO 비율을 조절할 수 있어 특수 제품 생산에 유용하다는 점이다. ATR 내에서 발생하는 일부 추가 반응의 발열성 특성으로 인해, 이 공정은 본질적으로 순 엔탈피가 0(ΔH = 0)인 상태에서 수행될 수 있다.
수증기 개질 부분 산화
부분 산화(POX)는 개질기에서 준화학양론적 연료-공기 혼합물이 부분적으로 연소되어 수소가 풍부한 합성가스를 생성할 때 발생한다. POX는 일반적으로 수증기 개질보다 훨씬 빠르며 더 작은 반응기 용기가 필요하다. POX는 동일한 연료의 수증기 개질보다 단위 투입 연료당 더 적은 수소를 생산한다.
수증기 개질 소규모 수증기 개질
수증기 개질 플랜트의 초기 비용은 중소 규모 적용에 대해 엄청나다고 여겨진다. 이러한 정교한 시설의 비용은 잘 줄어들지 않는다. 기존 수증기 개질 플랜트는 200~600psi(14~40bar)의 압력과 815~925°C의 출구 온도에서 작동한다.
플레어 가스와 통풍된 휘발성 유기 화합물(VOCs)은 해양 산업과 육상 석유 및 가스 산업에서 알려진 문제인데, 둘 다 온실가스를 대기로 배출하기 때문이다. 연소 기관용 개질은 수증기 개질 기술을 사용하여 폐가스를 에너지원으로 전환한다.
연소 기관용 개질은 수증기 개질을 기반으로 하며, 저품질 가스의 비메테인 탄화수소(NMHC)가 합성가스(H2 + CO)로 전환되고 최종적으로 메테인(CH4), 이산화 탄소(CO2) 및 수소(H2)로 전환되어 연료 가스 품질(메테인 수)을 향상시킨다.
수소를 연료 전지의 원료로 생산하기 위한 유사한 기술을 기반으로 하는 훨씬 더 작은 장치 개발에도 관심이 있다. 연료 전지에 공급하기 위한 소규모 수증기 개질 장치는 현재 연구 개발 중이며, 일반적으로 메탄올의 개질을 포함하지만, 프로페인, 휘발유, 오토가스, 경유, 에탄올과 같은 다른 연료도 고려되고 있다.
수증기 개질 소규모 수증기 개질
개질기-연료 전지 시스템은 아직 연구 중이지만, 단기적으로는 시스템이 천연가스나 휘발유 또는 경유와 같은 기존 연료로 계속 작동할 것이다. 그러나 지구 온난화가 문제인 상황에서 이러한 연료를 사용하여 수소를 만드는 것이 유익한지에 대한 활발한 논쟁이 있다. 화석연료 개질은 이산화 탄소의 대기 방출을 제거하지는 못하지만, 효율 증가와 연료 전지의 특성으로 인해 기존 연료 연소에 비해 이산화 탄소 배출량을 줄이고 일산화 탄소 배출량은 거의 제거한다. 그러나 이산화 탄소 방출을 분산형 방출이 아닌 포인트 소스로 전환함으로써 탄소 포집 및 저장이 가능해지며, 이는 이산화 탄소의 대기 방출을 막으면서 공정 비용을 증가시킨다.
화석연료 개질에 의한 수소 생산 비용은 규모, 개질기의 초기 비용 및 장치의 효율성에 따라 달라지며, 산업 규모에서는 수소 킬로그램당 몇 달러에 불과할 수 있지만 연료 전지에 필요한 소규모에서는 더 비쌀 수 있다.
이 기술과 관련된 몇 가지 과제가 있다.
수증기 개질 소규모 수증기 개질
코킹은 수증기 개질 중 촉매 비활성화의 또 다른 원인이 될 수 있다. 높은 반응 온도, 낮은 증기-탄소 비율(S/C), 황 함유 상업용 탄화수소 연료의 복잡한 특성은 코킹을 특히 유리하게 만든다. 올레핀, 일반적으로 에틸렌, 그리고 방향족은 잘 알려진 탄소 전구체이므로 수증기 개질 중 그들의 형성을 줄여야 한다. 또한, 낮은 산성을 가진 촉매는 탈수소 반응을 억제하여 코킹에 덜 취약하다고 보고되었다. 유기 황 개질의 주요 생성물인 H2S는 모든 전이 금속 촉매에 결합하여 금속-황 결합을 형성하고, 개질 반응물의 화학흡착을 억제하여 촉매 활성을 감소시킬 수 있다. 한편, 흡착된 황 종은 촉매 산도를 증가시켜 간접적으로 코킹을 촉진한다. 로듐 및 백금과 같은 귀금속 촉매는 니켈과 같은 다른 금속 촉매보다 벌크 황화물을 형성하는 경향이 낮다. 로듐 및 백금은 금속 황화물을 형성하기보다는 황을 화학흡착함으로써 황 중독에 덜 취약하다.
저온 폴리머 연료 전지 막은 반응기에서 생성되는 일산화 탄소(CO)에 의해 오염될 수 있으므로 복잡한 CO 제거 시스템을 포함해야 한다. 고체산화물 연료전지(SOFC) 및 연료전지#용융탄산염 연료전지 (Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)(MCFC)는 이 문제가 없지만, 더 높은 온도에서 작동하여 시동 시간을 늦추고 값비싼 재료와 부피가 큰 단열재가 필요하다.
세키헤이
세키헤이(일본어: 石平 (せきへい), 1962년 1월 30일)또는 일본 본명인 기타노 요(北埜 陽)는 중국계 일본인 극우 평론가이자, 일본유신회 참의원의원이다. 중국어 본명의 일본식 독음을 통명으로 활동중이다. 2025년 9월 출신국인 중화인민공화국으로부터 제재되었다.
탄소 중립 연료
탄소 중립 연료(영어: Carbon-neutral fuel)는 순온실 기체 배출 또는 탄소 발자국을 발생시키지 않는 연료이다. 실제로 이는 일반적으로 이산화 탄소(CO2)를 원료로 사용하여 제조된 연료를 의미한다. 제안된 탄소 중립 연료는 수소화하여 이산화 탄소를 화학적으로 변형시켜 만드는 합성 연료와 광합성과 같은 자연적인 CO2 소비 과정을 사용하여 생산되는 바이오 연료로 크게 나눌 수 있다.
합성 연료를 만드는 데 사용되는 이산화 탄소는 공기에서 직접 포집되거나, 발전소 연도 배기가스에서 재활용되거나, 바닷물의 탄산에서 추출될 수 있다. 합성 연료의 일반적인 예로는 암모니아와 메테인이 있지만, 휘발유와 제트 연료와 같은 더 복잡한 탄화수소도 인공적으로 성공적으로 합성되었다. 탄소 중립적일 뿐만 아니라, 이러한 재생 가능한 연료는 차량의 전기화나 수소 또는 다른 연료로의 전환 없이도 수입 화석 연료의 비용과 의존도 문제를 완화하여 호환 가능하고 저렴한 차량을 계속 사용할 수 있게 한다. 진정한 탄소 중립이 되려면, 공정에 필요한 모든 에너지가 재생 가능 에너지나 원자력처럼 탄소 중립적이거나 배출이 없어야 한다.
탄소 중립 연료
탄소 중립 연료의 연소가 연도에서 탄소 포집 대상이 되면 순 음의 이산화 탄소 배출로 이어져 온실 기체 저감의 한 형태가 될 수 있다. 음의 배출은 지구 온난화를 제한하려는 노력의 필수적인 요소로 널리 간주되지만, 음의 배출 기술은 현재 민간 기업에게 경제적으로 실현 가능하지 않다. 탄소 상쇄는 탄소 음성 연료에 중요한 역할을 할 것으로 보인다.
탄소 중립 연료 합성 탄화수소의 생산
합성 탄화수소는 발전소나 공기에서 포집된 이산화 탄소와 수소 사이의 화학 반응으로 생산될 수 있다. 흔히 이퓨얼이라고 불리는 이 연료는 수소 생산에 사용된 에너지를 저장한다.
수소 연료는 일반적으로 파워 투 가스 공정에서 물의 전기분해를 통해 준비된다. 배출량을 최소화하기 위해 전기는 풍력, 태양광 또는 원자력과 같은 저배출 에너지원을 사용하여 생산된다.
사바티에 반응을 통해 메테인이 생산될 수 있으며, 이는 나중에 발전소에서 태우거나 (합성 천연가스로), 파이프라인, 트럭 또는 탱커선을 통해 운송되거나, 피셔-트롭쉬 공정과 같은 가스액화연료 공정에서 운송 또는 난방을 위한 전통적인 연료를 만드는 데 사용될 수 있다.
수소를 이용하여 만들 수 있는 연료가 몇 가지 더 있다. 예를 들어, 폼산은 수소를 CO2와 반응시켜 만들 수 있다. 폼산은 CO2와 결합하여 아이소뷰탄올을 형성할 수 있다.
탄소 중립 연료 합성 탄화수소의 생산
메탄올은 이산화 탄소 분자 하나와 수소 분자 세 개를 화학 반응시켜 메탄올과 물을 생산할 수 있다. 저장된 에너지는 메탄올을 내연 기관에서 태움으로써 회수될 수 있으며, 이 과정에서 이산화 탄소, 물, 열이 방출된다. 메테인은 유사한 반응으로 생산될 수 있다. 메탄은 20년 지구 온난화 지수 측면에서 CO2보다 거의 100배나 강력하므로, 메탄 누출에 대한 특별한 예방 조치가 중요하다. 더 많은 에너지를 사용하여 메탄올 또는 메탄을 더 큰 탄화수소 연료 분자로 결합할 수 있다.
연구자들은 또한 메탄올을 사용하여 다이메틸 에터를 생산할 것을 제안했다. 이 연료는 고압 및 고온에서 자체 발화하는 능력 때문에 디젤 연료의 대체제로 사용될 수 있다. 이미 일부 지역에서는 난방 및 에너지 생산에 사용되고 있다. 독성이 없지만, 압력을 가해 저장해야 한다. 더 큰 탄화수소와 에탄올도 이산화 탄소와 수소에서 생산될 수 있다.
모든 합성 탄화수소는 일반적으로 200–300°C의 온도와 20~50 bar의 압력에서 생산된다. 반응 효율을 높이고 원하는 유형의 탄화수소 연료를 만들기 위해 일반적으로 촉매가 사용된다. 이러한 반응은 발열성이며 관련 이산화 탄소 1몰당 약 3몰의 수소를 사용한다. 또한 다량의 물이 부산물로 생성된다.
탄소 중립 연료 재활용 탄소의 원천
연료로 재활용하기 위한 가장 경제적인 탄소원은 화석 연료 연소로 인한 연도 가스 배출이며, 여기서 톤당 약 7.50달러에 얻을 수 있다. 그러나 이는 화석 기원의 탄소이므로 지권에서 대기로 탄소를 이동시키기 때문에 탄소 중립적이지 않다. 해수의 탄산은 대기 중 이산화 탄소와 화학 평형 상태에 있으므로 해수에서 탄소를 추출하는 연구가 진행되었다. 연구자들은 해수에서 탄소를 추출하는 데 톤당 약 50달러가 소요될 것으로 추정했다. 대기 중 탄소 포집은 톤당 94~232달러로 더 비싸며 연료 합성 또는 탄소 격리에는 비실용적인 것으로 간주된다. 직접 공기 포집은 다른 방법보다 덜 개발되어 있다. 이 방법의 제안은 공기 중 이산화 탄소와 반응하여 탄산염을 생성하는 부식성 화학 물질을 사용하는 것을 포함한다. 그런 다음 이를 분해하고 수화시켜 순수한 CO2 가스를 방출하고 부식성 화학 물질을 재생성할 수 있다. 이 과정은 다른 공급원에서보다 대기 중 이산화 탄소 농도가 훨씬 낮기 때문에 다른 방법보다 더 많은 에너지를 필요로 한다.
탄소 중립 연료 재활용 탄소의 원천
연구자들은 또한 바이오매스를 연료 생산을 위한 탄소원으로 사용할 것을 제안했다. 바이오매스에 수소를 추가하면 탄소가 감소하여 연료가 생산될 것이다. 이 방법은 식물 물질을 사용하여 이산화 탄소를 저렴하게 포집하는 장점이 있다. 식물은 또한 생물학적 분자로부터 연료에 일부 화학 에너지를 추가한다. 이것은 기존 바이오 연료보다 바이오매스를 더 효율적으로 사용하는 것일 수 있는데, 기존 방법이 에너지와 탄소를 많이 방출하는 대신 바이오매스에서 대부분의 탄소와 화학 에너지를 사용하기 때문이다. 주요 단점은 기존 에탄올 생산과 마찬가지로 식량 생산과 경쟁한다는 것이다.
탄소 중립 연료 재생 가능 및 원자력 에너지 비용
야간 풍력 발전은 연료 합성에 가장 경제적인 형태의 전력으로 간주된다. 이는 하루 중 가장 따뜻한 시간 동안 전력 기저부하가 급격히 증가하지만, 바람은 낮보다 밤에 약간 더 많이 부는 경향이 있기 때문이다. 따라서 야간 풍력 발전 가격은 종종 다른 대안보다 훨씬 저렴하다. 미국 내 풍력 보급률이 높은 지역의 비수기 풍력 발전 가격은 2009년 평균 킬로와트시당 1.64센트였지만, 하루 중 가장 저렴한 6시간 동안은 킬로와트시당 0.71센트에 불과했다. 일반적으로 도매 전기료는 낮 동안 킬로와트시당 2~5센트이다. 상업용 연료 합성 회사는 유가가 배럴당 55달러를 초과할 경우 석유 연료보다 저렴하게 휘발유를 생산할 수 있다고 제안한다.
탄소 중립 연료 재생 가능 및 원자력 에너지 비용
2010년, 미 해군의 헤더 윌라우어가 이끄는 공정 화학자 팀은 100메가와트의 전기로 하루에 160 세제곱미터 (41,000 US gal)의 제트 연료를 생산할 수 있으며, 원자력을 이용한 함정 내 생산 비용은 $1,600 매 세제곱미터 ($6/US gal) 정도 들 것으로 추정했다. 이는 2010년 석유 연료 비용의 약 두 배였지만, 최근 추세가 계속된다면 5년 이내에 시장 가격보다 훨씬 저렴해질 것으로 예상된다. 더욱이, 항공모함 전투단에 연료를 운송하는 비용이 약 $2,100 매 세제곱미터 ($8/US gal)이므로, 함정 내 생산은 이미 훨씬 저렴하다.
윌라우어는 바닷물이 합성 제트 연료의 공급원으로 "최고의 선택"이라고 말했다. 2014년 4월까지 윌라우어 팀은 군용 제트기에 필요한 표준 연료를 아직 만들지 못했지만, 2013년 9월에는 연료를 사용하여 일반적인 2행정 내연 기관으로 구동되는 무선 조종 모형 비행기를 날릴 수 있었다. 이 과정은 많은 전력을 필요로 하므로, 첫 번째 구현 단계는 미국의 원자력 추진 항공모함 (인 니미츠급 항공모함과 제럴드 R. 포드급 항공모함)이 자체 제트 연료를 생산하는 것일 것이다. 미 해군은 2020년대 어느 시점에 이 기술을 배치할 것으로 예상된다.
2023년, NATO 에너지 안보 우수 센터에서 발표한 연구에 따르면, e-연료는 육상, 해상 및 항공 영역 전반에 걸쳐 군사 이동성을 위한 가장 유망한 탈탄소화 경로 중 하나를 제공한다.
탄소 중립 연료 시범 프로젝트 및 상업 개발
250킬로와트 메탄 합성 공장이 바덴뷔르템베르크주의 태양 에너지 및 수소 연구 센터(ZSW)와 독일의 프라운호퍼 협회에 의해 건설되어 2010년에 가동을 시작했다. 이 공장은 2012년 가을 완공을 목표로 10메가와트로 업그레이드될 예정이다.
조지 앤드루 올라의 이름을 딴 조지 올라 이산화 탄소 재활용 공장은 아이슬란드 그린다비크의 스바르트셍기 발전소에서 배출되는 연도 가스를 재활용하여 2011년부터 연간 200만 리터의 메탄올 운송 연료를 생산하고 있다. 연간 500만 리터를 생산할 수 있는 용량을 갖추고 있다.
아우디는 독일 베를테에 탄소 중립 액화천연가스 (LNG) 공장을 건설했다. 이 공장은 A3 스포트백 g-트론 자동차에 사용되는 LNG를 상쇄하기 위한 운송 연료를 생산할 예정이며, 초기 용량으로 연간 2,800미터톤의 CO2를 환경에서 제거할 수 있다.
탄소 중립 연료 시범 프로젝트 및 상업 개발
전 F1 엔지니어 패디 로우가 설립한 영국 기반 회사인 제로는 재생 에너지로 대기 중 이산화 탄소와 물에서 합성 연료를 개발하는 '페트로합성(petrosynthesis)'이라는 공정을 개발했다. 2022년에는 옥스포드 근처의 비스터 헤리티지에서 시범 생산 공장 건설을 시작했다.
상업 개발은 컬럼비아 (사우스캐롤라이나주), 캐머릴로, 그리고 달링턴 (잉글랜드)에서 진행 중이다. 버클리 (캘리포니아주)의 시범 프로젝트는 회수된 연도 가스에서 연료와 식용유를 모두 합성할 것을 제안한다.
탄소 중립 연료 온실 기체 저감
탄소 중립 연료는 이산화 탄소 가스가 대기로 방출되는 대신 연료를 생산하는 데 재사용되므로 온실 가스 저감으로 이어질 수 있다. 발전소의 연도 가스 배출에서 이산화 탄소를 포집하면 온실 가스 배출을 제거할 수 있지만, 차량에서 연료를 태우면 배출을 포집하는 경제적인 방법이 없기 때문에 탄소가 방출될 것이다. 이 접근 방식이 모든 화석 연료 발전소에 사용된다면 순 이산화 탄소 배출량을 약 50% 줄일 수 있을 것이다. 대부분의 석탄 발전소와 천연가스 발전소는 연도 배기 가스를 재활용하거나 탄소 격리를 위해 이산화 탄소 스크러버를 사용하여 경제적으로 개조 가능할 것으로 예측되었다. 이러한 재활용은 수행하지 않을 경우 발생하는 과도한 기후 변화의 경제적 영향보다 비용이 적게 들 뿐만 아니라, 전 세계 연료 수요 증가와 석유 생산 정점 부족으로 인해 석유 및 대체 가능한 천연가스 가격이 상승함에 따라 자체적으로 비용을 충당할 것으로 예상된다.
탄소 중립 연료 온실 기체 저감
직접 공기 포집으로 알려진 공기에서 직접 CO2를 포집하거나 해수에서 탄산을 추출하는 것도 환경 내 이산화 탄소의 양을 줄이고 새로운 이산화 탄소 배출을 제거하기 위한 폐쇄형 탄소 순환을 생성할 것이다. 이러한 방법의 사용은 연료 생산에 충분한 재생 에너지가 생성될 수 있다고 가정할 때 화석 연료의 필요성을 완전히 없앨 것이다. 합성 탄화수소를 사용하여 플라스틱과 같은 합성 물질을 생산하는 것은 대기 중 탄소를 영구적으로 격리하는 결과를 낳을 수 있다.
탄소 중립 연료 기술
일부 당국은 전통적인 운송 연료 대신 메탄올을 생산할 것을 권장했다. 메탄올은 상온에서 액체이며 섭취 시 독성이 있을 수 있다. 메탄올은 휘발유보다 옥테인값이 높지만 에너지 밀도가 낮고 다른 연료와 혼합하거나 단독으로 사용할 수 있다. 또한 더 복잡한 탄화수소 및 고분자 생산에도 사용될 수 있다. 칼텍의 제트추진연구소는 메탄올과 산소를 전기로 전환하는 직접 메탄올 연료 전지를 개발했다. 메탄올을 휘발유, 제트 연료 또는 다른 탄화수소로 전환하는 것이 가능하지만, 추가 에너지와 더 복잡한 생산 시설이 필요하다. 메탄올은 전통적인 연료보다 약간 더 부식성이 강하여 자동차 개조에 대략 100달러 정도의 비용이 든다.
2016년, 탄소 스파이크, 구리 나노입자 및 질소를 사용하여 이산화 탄소를 에탄올로 전환하는 방법이 개발되었다.
탄소 중립 연료 기술
미세 조류로 만든 연료는 잠재적으로 낮은 탄소 발자국을 가질 수 있으며, 현재 활발한 연구 분야이지만, 현재까지 대규모 생산 시스템은 상업화되지 않았다. 미세 조류는 수생 단세포 생물이다. 대부분의 식물과 달리 극히 단순한 세포 구조를 가지고 있지만, 여전히 광합성 독립영양생물이며, 태양 에너지를 사용하여 이산화 탄소를 탄수화물과 지방으로 광합성할 수 있다. 이러한 화합물은 바이오 에탄올 또는 바이오디젤과 같은 바이오 연료의 원료로 사용될 수 있다. 따라서 미세 조류 기반 연료를 에너지로 연소하는 것이 다른 연료와 마찬가지로 배출물을 생성하더라도, 전체적으로 연소 중에 배출되는 이산화 탄소만큼 소비한다면 탄소 중립에 가까울 수 있다.
미세 조류의 장점은 대부분의 식물에 비해 CO2 고정 효율이 높다는 점과 다양한 수생 서식지에서 번성할 수 있는 능력이다. 주요 단점은 높은 비용이다. 독특하고 매우 다양한 화학적 조성이 특정 응용 분야에서 매력적일 수 있다는 주장이 제기되었다.
미세 조류는 단백질 때문에 가축 사료로도 사용될 수 있다. 더욱이 일부 미세 조류 종은 색소 및 의약품과 같은 귀중한 화합물을 생산한다.
탄소 중립 연료 기술
미세 조류를 재배하는 두 가지 주요 방법은 경주로 연못 시스템과 광생물 반응기이다. 경주로 연못 시스템은 물을 순환시키고 침전을 방지하기 위해 패들 휠이 있는 폐쇄 루프 타원형 채널로 구성된다. 채널은 공기에 노출되어 있으며 깊이는 0.25–0.4 m (0.82–1.31 ft) 범위이다. 연못은 얕게 유지해야 하는데, 자기 차폐 및 광학 흡수로 인해 조류 배양액을 통한 빛 투과가 제한될 수 있기 때문이다. 광생물 반응기의 배양 배지는 폐쇄된 투명한 튜브 배열로 구성된다. 중앙 저장소가 있어 미세 조류 배양액을 순환시킨다. 광생물 반응기는 경주로 연못 시스템에 비해 제어하기 쉬운 시스템이지만, 전체 생산 비용이 더 많이 든다.
탄소 중립 연료 기술
경주로 연못에서 생산된 미세 조류 바이오매스의 탄소 배출량은 에너지 및 영양분 투입이 탄소 집약적이라는 점에서 기존 바이오디젤의 배출량과 비교될 수 있다. 광생물 반응기에서 생산된 미세 조류 바이오매스의 해당 배출량도 비교될 수 있으며 심지어 기존 화석 디젤의 배출량을 초과할 수도 있다. 이러한 비효율성은 시스템 주변에 조류 배양액을 펌프하는 데 사용되는 전력량 때문이다. 공동 생산물을 사용하여 전기를 생산하는 것은 전체 탄소 균형을 개선할 수 있는 전략 중 하나이다. 또한 수자원 관리, 이산화 탄소 처리 및 영양분 공급에서도 환경 영향이 발생할 수 있으며, 이는 시스템 설계 및 구현 옵션을 제한할 수 있는 여러 측면이다. 그러나 일반적으로 경주로 연못 시스템은 광생물 반응기 시스템보다 더 매력적인 에너지 균형을 보여준다.
탄소 중립 연료 기술
경주로 연못 시스템을 통한 미세 조류 바이오 연료 생산 비용은 노동력, 원자재 및 공과금을 포함하는 운영 비용이 지배적이다. 경주로 연못 시스템에서 재배 과정 중 전기는 총 운영 에너지 요구 사항 중 가장 큰 에너지 비중을 차지한다. 이는 미세 조류 배양액을 순환시키는 데 사용된다. 에너지 비중은 22%에서 79%에 이른다. 대조적으로, 광생물 반응기에서 미세 조류 바이오 연료 생산 비용은 자본 비용이 지배적이다. 이 시스템은 설치 비용이 높지만 운영 비용은 경주로 연못 시스템보다 상대적으로 낮다.
탄소 중립 연료 기술
미세 조류 바이오 연료 생산은 화석 연료 생산에 비해 많은 비용이 든다. 미세 조류 바이오 연료 생산 비용 추정치는 약 $3.1 매 리터 ($11.57/US gal)이며, 이는 기존 휘발유보다 상당히 비싸다. 그러나 차량의 전기화와 비교할 때, 이러한 바이오 연료의 주요 이점은 막대한 양의 전력 에너지 분배(기존 차량을 배터리 전기 기술로 전환하는 데 필요한)와 관련된 비용을 피할 수 있다는 것이다. 이로 인해 기존의 액체 연료 운송 인프라를 재사용할 수 있다. 에탄올과 같은 바이오 연료는 현재 배터리 기술보다 에너지 밀도가 훨씬 높아(약 6배 더 많음) 경제적 타당성을 더욱 높인다.
대규모 미세 조류 재배 시설의 건설은 기존 자연 서식지 파괴와 같은 토지 이용 변화와 관련된 부정적인 환경 영향으로 이어질 수밖에 없다. 미세 조류는 특정 조건에서 메테인이나 아산화 질소와 같은 온실 가스 또는 황화 수소와 같은 악취 가스를 배출할 수도 있지만, 현재까지 이에 대한 연구는 널리 이루어지지 않았다. 관리가 제대로 되지 않으면 미세 조류가 자연적으로 생산하는 독소가 주변 토양이나 지하수로 유출될 수 있다.
물은 고온에서 전기분해되어 수소 가스와 산소 가스를 형성한다. 이를 수행하는 에너지는 풍력과 같은 재생 가능한 원천에서 추출된다. 그런 다음 수소는 직접 공기 포집으로 포집된 압축 이산화 탄소와 반응한다. 이 반응은 탄화수소로 구성된 청색 원유를 생산한다. 청색 원유는 고효율 E-디젤을 생산하기 위해 정제된다. 그러나 이 방법은 현재 생산 능력으로 몇 달 만에 3,000리터, 즉 미국 일일 연료 생산량의 0.0002%만을 생산할 수 있기 때문에 여전히 논란의 여지가 있다. 또한 이 기술의 열역학적 및 경제적 타당성에 대한 의문이 제기되었다. 한 기사는 이 기술이 화석 연료에 대한 대안을 만들지 않고 재생 에너지를 액체 연료로 전환할 뿐이라고 제안한다. 이 기사는 또한 화석 디젤을 사용한 에너지 투자 대비 에너지 수익률이 e-디젤보다 18배 높다고 명시한다.
탄소 중립 연료 역사
탄소 중립 연료에 대한 연구는 수십 년 동안 진행되어 왔다. 1965년 보고서는 이동식 연료 저장소를 위해 원자력을 사용하여 공기 중 이산화 탄소에서 메탄올을 합성할 것을 제안했다. 원자력을 이용한 선박 내 합성 연료 생산은 1977년과 1995년에 연구되었다. 1984년 보고서는 화석 연료 발전소에서 이산화 탄소 회수를 연구했다. 1995년 보고서는 탄소 중립 메탄올 사용을 위한 차량 전환과 메탄올-가솔린(MTG) 및 메탄올-올레핀 추가 합성을 비교했다.
도티빅옥
도티빅옥(Đỗ Thị Bích Ngọc, Do Thi Bich Ngoc)은 베트남의 외교관으로, 주한 베트남 대사관 과학기술 참사관이다. 한국 언론에서는 이름을 ‘도 티 비치 응옥’ 등으로 언급한다.
도티빅옥은 한–베 과학기술 및 교육 협력과 관련한 행사·협약에 대사관 측 실무 창구로 참여해 왔다. 2023년 12월 서울사이버대학교–베트남 국립 우정통신대학교(PTIT) 협약식에는 주한 베트남 대사관 참사관 자격으로 참석했다. 2022년에는 베트남 과학기술부 산하 NATEC의 한국 대표부(NATEC Korea) 설치 협약식에 배석했다.
2022년 6월 2일 도티빅옥은 강원도소방학교에서 춘천시, 국립베트남 소방대학교, 주한 베트남 대사관 과학기술부 대표사무소 강원특별자치도소방학교 글로벌 소방리더과정을 위한 업무협약식에 이강렬과 함께 참석하였다.
도티빅옥
2025년 2월 경북교육청이 주관한 직업계고 해외 우수 유학생 오리엔테이션 입소식에서 축사를 통해 유학생들의 학업·자격 취득을 격려했다다.
또한 한국 내 과학기술 협력 포럼 등에서 연사로 소개되는 등 양국 과학기술 협력 관련 현장 가교 역할을 수행하고 있다. 한국 내 베트남 과학기술 커뮤니티 및 청년 연구자 행사에도 대사관 측 대표로 참여했다.
수소 생성
수소 가스는 여러 산업적 방법으로 생산된다. 현재 전 세계 수소 공급량의 거의 대부분은 화석 연료로부터 생산된다. 대부분의 수소는 수증기 개질을 통해 만들어지는 회색 수소이다. 이 과정에서 수소는 수증기와 천연가스의 주성분인 메테인 사이의 화학 반응을 통해 생성된다. 이 과정을 통해 1톤의 수소를 생산하면 6.6~9.3톤의 이산화탄소가 배출된다. 이러한 배출량의 상당 부분을 제거하기 위해 탄소 포집 및 저장이 사용될 때, 이 제품은 블루 수소로 알려져 있다.
그린 수소는 일반적으로 물의 전기 분해를 통해 재생 가능 전기로 생산되는 것으로 이해된다. 덜 빈번하게, 그린 수소의 정의에는 바이오매스와 같은 다른 저탄소원으로부터 생산된 수소가 포함된다. 그린 수소 생산은 현재 회색 수소 생산보다 비용이 많이 들고, 에너지 전환 효율이 본질적으로 낮다. 다른 수소 생성(영어: Hydrogen production) 방법으로는 바이오매스 가스화, 메테인 열분해, 지하 수소 추출 등이 있다.
수소 생성
2023년 기준으로, 전용 수소 생산의 1% 미만이 저탄소 수소, 즉 블루 수소, 그린 수소, 바이오매스에서 생산된 수소이다.
2020년 전 세계적으로 정유, 하버법을 통한 암모니아 생산, 일산화 탄소 환원을 통한 메탄올 생산 등 다양한 용도로 약 8천 7백만 톤의 수소가 생산되었다. 글로벌 수소 생산 시장은 2022년 1,550억 달러로 평가되었으며, 2023년부터 2030년까지 연평균 성장률 9.3%로 성장할 것으로 예상된다.
수소 생성 개요
분자 수소는 콜라 시추공에서 발견되었다. 천연 저장소에 얼마나 많은 분자 수소가 존재하는지는 불분명하지만, 적어도 한 회사는 수소 추출을 위한 시추에 특화되어 있다. 암석권의 대부분의 수소는 물에서 산소와 결합되어 있다.
원소 수소를 제조하려면 화석 연료나 물과 같은 수소 운반체의 소비가 필요하다. 전자의 운반체는 화석 자원을 소비하고 수증기 개질(SMR) 과정에서 온실 가스 이산화탄소를 생산한다. 그러나 더 새로운 메테인 열분해 과정에서는 온실 가스 이산화탄소가 생산되지 않는다. 이러한 과정은 일반적으로 화석 연료 외에 추가적인 에너지 입력이 필요하지 않다.
후자의 운반체인 물을 분해하려면 일부 1차 에너지원(화석 연료, 원자력 또는 재생 가능 에너지)에서 생성된 전기 또는 열 입력이 필요하다. 풍력 및 태양 에너지 발전과 같은 재생 가능 에너지원을 사용하여 물의 전기 분해로 생산된 수소를 그린 수소라고 한다. 온실가스 배출이 없는 메테인 열분해를 통해 천연가스에서 얻어지는 경우 터쿼이즈 수소라고 한다.
수소 생성 개요
온실 기체 배출과 함께 화석 연료에서 파생되는 경우 일반적으로 회색 수소라고 한다. 이산화탄소 배출의 대부분이 포집될 경우 블루 수소라고 한다. 석탄에서 생산된 수소는 갈색 또는 검은색 수소라고 할 수 있다.
수소는 그 기원을 나타내기 위해 다양한 색으로 지칭되기도 한다(아마도 회색이 "오염된 수소"를 상징하기 때문일 것이다).
수소 생성 현재 생산 방법
수소는 천연가스를 사용하는 수증기 개질 (SMR)을 통해 산업적으로 생산된다. 생산된 수소의 에너지 함량은 원래 연료 에너지 함량의 약 74%이다. 이는 생산 과정에서 일부 에너지가 과도한 열로 손실되기 때문이다. 일반적으로 수증기 개질은 온실가스인 이산화탄소를 배출하며, 이를 회색 수소라고 한다. 이산화탄소가 포집 및 저장되는 경우, 생산된 수소는 블루 수소로 알려져 있다.
수증기 메테인 개질(SMR)은 천연가스, 주로 메테인(CH4)과 물에서 수소를 생산한다. 이는 산업용 수소의 가장 저렴한 공급원이며, 전 세계 수소의 거의 50%를 차지한다. 이 과정은 니켈 촉매 위에 증기가 존재하는 상태에서 가스를 700–1,100 °C (1,300–2,000 °F)로 가열하는 것으로 구성된다. 그 결과로 흡열 반응은 일산화탄소와 분자 수소(H2)를 형성한다.
수소 생성 현재 생산 방법
수성 가스 전이 반응에서 일산화탄소는 증기와 반응하여 추가적인 H2를 얻는다. WGSR 또한 촉매가 필요하며, 일반적으로 산화 철 또는 다른 산화물 위에 있다. 부산물은 CO2이다. 원재료 (천연가스, 나프타 등)의 품질에 따라 생산되는 수소 1톤은 9~12톤의 CO2를 배출하는데, 이는 포집될 수 있는 온실가스이다.
이 과정에서 고온 증기(H2O)는 메테인(CH4)과 흡열 반응하여 합성가스를 생성한다.
CH4 + H2O   →   CO  +  3 H2
두 번째 단계에서는 약 360 °C (680 °F)에서 수행되는 저온 발열 반응인 수성 가스 전이 반응을 통해 추가 수소가 생성된다.
CO + H2O → CO2 + H2
본질적으로 산소 (O) 원자는 추가적인 물 (증기)에서 벗겨져 CO를 CO2로 산화시킨다. 이 산화는 반응을 유지하는 데 필요한 에너지도 제공한다. 공정을 구동하는 데 필요한 추가적인 열은 일반적으로 메테인의 일부를 연소하여 공급된다.
수소 생성 현재 생산 방법
화석 연료를 사용하지 않고 수소를 생산하는 방법은 물 분해 공정, 즉 물 분자 (H2O)를 구성 요소인 산소와 수소로 분리하는 것을 포함한다. 물 분해를 위한 에너지원이 재생 가능하거나 저탄소인 경우, 생산된 수소는 때때로 그린 수소라고 불린다. 이 전환은 여러 가지 방법으로 달성할 수 있지만, 모든 방법은 현재 화석 연료 기반 생산 방법보다 더 비싸다고 간주된다.
수소는 고압 전기분해, 저압 물 전기분해 또는 고온 전기분해 또는 탄소 보조 전기분해와 같은 다양한 신흥 전기화학 공정을 통해 만들 수 있다. 그러나 현재 물 전기분해의 가장 좋은 공정은 70-80%의 효과적인 전기 효율을 가지고 있어, 1kg의 수소를 생산하려면 (비에너지가 143 MJ/kg 또는 약 40 kWh/kg인) 50~55 kWh의 전기가 필요하다.
세계 일부 지역에서는 수증기 메테인 개질 비용이 평균적으로 수소 가스 가압 비용을 제외하고 kg당 1~3달러이다. 이는 Nel Hydrogen 및 IEA의 기사에서 언급되었듯이 전기 분해에 대한 경쟁 우위를 가져올 수 있는 조건들을 검토하면서 이미 많은 지역에서 전기 분해를 통한 수소 생산이 비용 경쟁력을 가지고 있음을 의미한다.
수소 생성 현재 생산 방법
소량(2019년 2%)은 전기와 물을 사용하는 전기분해로 생산되며, 수소 1kg 생산에 약 50~55 킬로와트시의 전기를 소비한다.
물의 전기 분해는 전기를 사용하여 물을 수소와 산소로 분해하는 것이다. 2020년 현재, 수소 생산량의 0.1% 미만이 물 전기분해에서 나온다. 물의 전기분해 효율은 70~80%인 반면 (20~30% 전환 손실) 천연가스 수증기 개질의 열효율은 70~85%이다. 전기분해의 전기 효율은 2030년 이전에 82~86%에 도달할 것으로 예상되며, 이 분야의 발전이 빠르게 계속됨에 따라 내구성도 유지될 것이다.
물 전기분해는 50–80 °C (120–180 °F)에서 작동할 수 있는 반면, 수증기 메테인 개질은 700–1,100 °C (1,300–2,000 °F)의 온도를 필요로 한다. 두 방법의 차이는 사용되는 1차 에너지에 있다; 전기 (전기분해용) 또는 천연가스 (수증기 메테인 개질용). 물이라는 쉽게 구할 수 있는 자원을 사용하기 때문에 전기분해 및 유사한 물 분해 방법은 과학계의 관심을 끌었다. 수소 생산 비용을 줄이기 위해 전기분해를 가능하게 하는 재생 가능한 에너지원이 목표가 되었다.