shopkeeper/korean_wiki_content_only_120125 huggingface dataset:
1990년 이전에는 TPD 스펙트럼의 분석이 일반적으로 "레드헤드(Redhead)" 방법이라는 소위 단순화된 방법을 사용하여 이루어졌으며, 이는 지수형 인자와 탈착 에너지가 표면 덮임률과 무관하다고 가정했다. 1990년 이후에는 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 TDS 스펙트럼을 "완전 분석 방법" 또는 "선행 에지 방법"을 사용하여 분석했다. 이러한 방법들은 지수형 인자와 탈착 에너지가 표면 덮임률에 의존한다고 가정한다. A.M. 드 용(A.M. de JONG)과 J.W. 니만츠페르드리트(J.W. NIEMANTSVERDRIET)의 논문에서 여러 TDS 분석 방법이 설명되고 비교되었다. 파라미터 최적화/추정 과정에서 적분을 사용하는 것이 미분을 사용하는 것보다 더 잘 작동하는 목적 함수를 생성하는 것으로 밝혀졌다.
이론적 소개.
열 탈착은 아레니우스 방정식에서 파생된 폴라니-비그너(Polanyi-Wigner) 방정식으로 설명된다.
이 방정식은 여러 변수가 덮임률의 함수이며 서로 영향을 미치기 때문에 실제로 다루기 어렵다. "완전 분석 방법"은 여러 덮임률에서 지수 앞 인자와 활성화 에너지를 계산한다. 이 계산은 단순화할 수 있다. 먼저 우리는 지수 앞 인자와 활성화 에너지가 덮임률과 무관하다고 가정한다.
또한 선형 가열 속도를 가정한다:
우리는 시스템의 펌프 속도가 무한히 크다고 가정하므로, 탈착 동안 가스가 흡수되지 않는다. 탈착 중 압력 변화는 다음과 같이 설명된다.
우리는 formula_27가 무한히 커서 탈착 과정 중에 분자가 재흡착되지 않는다고 가정하고, formula_28가 formula_29에 비해 무한히 작다고 가정한다. 따라서:
방정식 2와 3은 탈착 속도가 압력 변화의 함수라는 결론으로 이어진다. 실험에서 압력의 함수인 질량 분석기의 강도와 같은 데이터를 사용하여 탈착 속도를 결정할 수 있다.
지수 앞 인자와 활성화 에너지가 덮임률과 무관하다고 가정했으므로,
열 탈착은 단순화된 아레니우스 방정식으로 설명된다.
이전에 언급된 레드헤드(Redhead) 방법 (이는 "완전 분석" 또는 "선행 에지" 방법보다 덜 정밀한 방법이다)과 최대 온도 formula_39을 사용하여 활성화 에너지를 결정할 수 있다:
n=2일 때
M. 에사시(M. Ehasi)와 K. 크리스트만(K. Christmann)은 2차 반응의 활성화 에너지를 결정하는 간단한 방법을 설명했다.
방정식 6은 다음과 같이 변경될 수 있다.
formula_43는 TDS 또는 TPD 피크의 표면적이다.
formula_44 대 formula_45 그래프는 기울기가 formula_46인 직선을 이룬다.
따라서 1차 반응에서 formula_39은 표면 덮임률과 무관하다. 표면 덮임률을 변경하면 formula_48을 결정할 수 있다. 일반적으로 지수 앞 인자의 고정된 값이 사용되며 formula_49는 알려져 있다. 이 값들을 사용하여 formula_39으로부터 formula_51를 반복적으로 유도할 수 있다.
홍해 국제공항(, )은 사우디아라비아의 얀부의 하낙에 위치한 국제공항으로, 추진 중인 홍해 프로젝트의 일환으로 건설, 운영되고 있다. 2023년 본격적인 운영을 시작하였으며, 2030년 승객 수송 100만 명을 목표로 하고 있다.
홍해 국제공항은 사우디아라비아의 관광 활성화 사업인 홍해 프로젝트의 일환으로 개발 중인 해안 석호와 섬에서 20km 떨어진 곳에 위치하여 건설되었으며, 수륙양용 비행기를 운항할 수 있도록 하였다. 2022년 7월 20일부터 2일간에 걸쳐 비행 테스트를 시행하였으며, 2023년 9월 21일, 사우디아의 리야드 정기 노선으로 첫 운항을 시작하였다.
이후 플라이두바이의 두바이 운항이 시작되었으며, 2025년 10월, 카타르 항공의 도하 운항이 이루어질 예정이다.
허버트 피크 이론()은 개별 석유 생산 지역에서 지구 전체에 이르기까지 모든 지리적 영역에서 석유 생산량이 종 모양의 곡선을 따르는 경향이 있다고 설명한다. 이는 석유 생산 정점에 대한 주요 이론 중 하나이다.
특정 곡선을 선택하면 발견율, 생산율 및 누적 생산량을 기반으로 최대 생산 지점이 결정된다. 곡선 초기(정점 이전)에는 발견율과 인프라 추가로 인해 생산율이 증가한다. 곡선 후기(정점 이후)에는 자원 고갈로 인해 생산량이 감소한다.
허버트 피크 이론은 어떤 지역이든 지하에 있는 석유의 양은 유한하다는 관찰에 기초한다. 따라서 처음에는 빠르게 증가하는 발견율은 최대치에 도달한 다음 감소해야 한다. 미국에서는 석유 추출이 32년에서 35년의 시간 지연 후 발견 곡선을 따랐다. 이 이론은 가정된 최종 회수량을 고려하여 생산 곡선을 모델링하는 방법을 개발한 미국의 지구물리학자 킹 허버트의 이름을 따서 명명되었다.
허버트 피크.
"허버트 피크"는 특정 지역의 생산 정점을 의미할 수 있으며, 이는 현재 많은 유전과 지역에서 관찰되고 있다.
허버트 피크는 1970년대 초 미국 본토 48개 주(알래스카와 하와이 제외)에서 달성된 것으로 여겨졌다. 석유 생산량은 1970년에 하루 로 정점을 찍은 후, 허버트가 1950년대 중반에 예측한 패턴과 매우 유사하게 이후 35년 동안 감소했다. 그러나 20세기 후반부터 추출 기술, 특히 셰일 오일 및 비전통석유 추출로 이어진 기술 발전으로 인해 미국 석유 생산량이 크게 증가했다. 따라서 허버트가 본토 48개 주 전체에 대해 예측한 모델과 크게 다른 패턴을 보였다. 이러한 고급 추출 기술을 활용하는 유정의 생산량은 기존 방식보다 훨씬 가파른 감소율을 보인다. 2017년 11월, 미국은 1970년 이후 처음으로 다시 하루 1천만 배럴을 넘어섰다.
고유명사로서의 석유 생산 정점 또는 더 일반적으로 적용되는 "허버트 피크"는 예측된 사건, 즉 지구 전체의 석유 생산 정점을 의미한다. 허버트 피크 이론에 따르면 석유 생산 정점 이후 지구의 석유 생산율은 종말적 감소기에 접어들게 된다. 허버트는 그의 이론을 바탕으로 1956년 미국 석유 협회에 제출한 논문에서 미국 대륙의 재래식 유정에서 나오는 석유 생산량이 1965년에서 1970년 사이에 정점에 이를 것이라고 정확하게 예측했다. 허버트는 또한 출판 후 "약 반세기" 후에 세계적인 정점이 도래할 것이며, 그 규모는 연간 약 12기가배럴(GB)에 달할 것이라고 예측했다. 1976년 TV 인터뷰에서 허버트는 OPEC의 조치가 전 세계 생산 곡선을 평평하게 만들 수 있지만, 이는 정점을 10년 정도만 지연시킬 것이라고 덧붙였다. 새로운 기술의 발전으로 대량의 비전통 자원에 대한 접근이 가능해졌고, 생산량 증가는 허버트의 예측을 상당 부분 무력화시켰다.
허버트 이론.
허버트 곡선.
1956년 허버트는 특정 지역의 화석 연료 생산량이 정확한 공식을 제시하지 않고 대략 종 모양의 곡선을 따를 것이라고 제안했다. 그는 나중에 과거에 관찰된 발견을 사용하여 미래 생산량을 추정하기 위해 로지스틱 곡선의 미분인 허버트 곡선을 사용했다.
허버트는 화석 연료 매장량(석유 매장량, 석탄 매장량, 천연가스 매장량)이 발견된 후, 더 많은 추출이 시작되고 더 효율적인 시설이 설치되면서 생산량이 처음에는 대략 지수적으로 증가한다고 가정했다. 어느 시점에서 최대 생산량이 도달하고, 생산량은 지수적 감소에 가까워질 때까지 감소하기 시작한다.
허버트 곡선은 이러한 제약 조건을 만족시킨다. 또한 대칭적이며, 궁극적으로 생산될 화석 연료의 절반이 생산되었을 때 생산 정점에 도달한다. 또한 단일 정점을 가지고 있다.
과거의 석유 발견 및 생산 데이터를 바탕으로, 과거 발견 데이터를 근사화하려는 허버트 곡선을 구성하여 미래 생산량 추정에 사용할 수 있다. 특히, 석유 생산 정점의 날짜 또는 궁극적으로 생산될 총 석유량을 이러한 방식으로 추정할 수 있다. 카발로는 미국의 정점을 예측하는 데 사용되는 허버트 곡선을 다음의 미분으로 정의한다.
여기서 formula_2max는 총 가용 자원(원유의 최종 회수량), formula_3는 누적 생산량이며, formula_4와 formula_5는 상수이다. 최대 연간 생산량(정점)의 해는 다음과 같다.
따라서 누적 생산량 formula_3는 총 가용 자원의 절반에 도달한다.
허버트 방정식은 석유 생산이 정점을 중심으로 대칭이라고 가정한다. 다른 연구자들은 경험적 생산 데이터에 더 잘 맞는 유사하지만 비대칭적인 방정식을 사용하기도 했다.
복수 곡선의 사용.
허버트 본인이 개발하지 않은 기법인 여러 허버트 곡선의 합계를 사용하여 더 복잡한 실제 시나리오를 모델링할 수 있다. 새로운 생산 방법, 즉 수압파쇄법이 이전에 비생산적이었던 오일 셰일층에 개척되었을 때, 갑작스럽고 극적인 생산량 증가는 별도의 곡선을 필요로 했다. 이러한 기술의 발전은 제한적이지만, 패러다임을 바꾸는 아이디어가 생산에 영향을 미쳐 새로운 곡선을 이전 곡선에 추가하거나 전체 곡선을 재작업해야 할 필요가 생길 수 있다. 셰일 유정의 생산량은 전통적인 유정과 다르다는 점에 유의해야 하며, 이는 잘 문서화되어 있다. 전통적인 유정의 감소율은 완만하며, 저수지가 고갈됨에 따라 느리고 예측 가능한 감소율을 보인다(밀크셰이크를 마시는 것과 같음). 반면, 셰일 유정의 생산량은 성공적인 파쇄를 가정할 경우 유정이 가동되는 순간 최고 생산량에 도달하며, 그 직후 급격한 감소율을 보인다. 그러나 이러한 유형의 생산 방법의 혁명적인 측면 중 하나는 유정을 재파쇄할 수 있는 능력이다. 파쇄 기술을 대상 지층에 다시 적용하면 생산량을 거의 최고 수준으로 되돌릴 수 있다. 이는 셰일 내부에 단단히 갇힌 탄화수소를 다시 방출하여 표면으로 끌어올릴 수 있게 한다. 이 과정은 작업자가 원하는 시장 조건이 형성될 때까지 의도적으로 유정을 재작업하지 않음으로써 곡선을 외부로 조작할 수 있게 한다.
원유.
허버트는 1956년 논문에서 미국 원유 생산량에 대한 두 가지 시나리오를 제시했다.
허버트의 상한 추정치(그는 이를 낙관적이라고 생각했다)는 미국 석유 생산량이 1970년에 정점에 이를 것이라고 정확하게 예측했지만, 실제 정점은 허버트 곡선보다 17% 높았다. 생산량은 허버트가 예측한 대로 감소했으며, 1974년부터 1994년까지 허버트가 예측한 값의 10% 이내를 유지했다. 그 이후 실제 생산량은 허버트 곡선보다 훨씬 더 많았다. 새로운 기술의 개발로 대량의 비전통 자원에 접근할 수 있게 되었고, 생산량 증가는 허버트의 예측을 상당 부분 무력화시켰다.
허버트의 1956년 생산 곡선은 궁극적인 회수 가능 석유 자원에 대한 지질학적 추정치에 의존했지만, 그는 미국에 대한 110억에서 590억 배럴에 이르는 다양한 추정치로 인해 발생하는 불확실성에 불만을 가졌다. 1962년 출판물부터 그는 미래 발견에 대한 지질학적 추정치와는 독립적으로 생산율, 입증된 매장량, 새로운 발견에 대한 수학적 분석만을 기반으로 최종 회수량을 포함한 계산을 수행했다. 그는 미국 본토 48개 주의 최종 회수 가능 석유 자원이 1700억 배럴이며, 1966년 또는 1967년에 생산 정점에 이를 것이라고 결론지었다. 그는 자신의 모델이 과거의 기술 발전을 통합했기 때문에 미래의 어떤 발전도 같은 속도로 일어날 것이며, 또한 통합될 것이라고 생각했다. 허버트는 1965년과 1967년 출판물에서 1700억 배럴이라는 자신의 계산을 계속 옹호했으며, 1967년에는 정점 시기를 1968년 또는 1969년으로 약간 앞당겼다.
정점을 찍은 유정, 유전, 지역 및 국가에 대한 사후 분석 결과 허버트 모델이 "가장 널리 유용"(데이터에 가장 잘 맞는)하다는 것이 밝혀졌지만, 연구된 많은 지역에서는 예측보다 더 가파른 "정점"이 나타났다.
2007년 영국 에너지 연구 센터의 석유 고갈 연구는 석유 생산이 로지스틱 곡선을 따를 것이라고 가정할 이론적 또는 견고한 실제적인 이유가 없음을 지적했다. 또한 최종 회수 가능 자원의 절반이 생산되었을 때 정점이 발생할 것이라고 가정할 이유도 없으며, 사실 경험적 증거는 이 아이디어와 모순되는 것으로 보인다. 정점 이후 55개국에 대한 분석 결과 평균 정점은 최종 회수량의 25%에서 발생했다.
허버트는 또한 천연가스 생산이 석유와 유사한 로지스틱 곡선을 따를 것이라고 예측했다. 그래프는 1962년에 발표된 그의 예측된 미국 가스 생산량(빨간색)과 실제 가스 생산량(파란색)을 비교하여 보여준다.
에너지 투자 대비 에너지 회수율.
공정에서 추출된 에너지와 소요된 에너지의 비율은 종종 에너지 투자 대비 에너지 회수율(EROI 또는 EROEI)이라고 불린다. EROEI가 1로 떨어지거나, 또는 순 에너지 이득이 0으로 떨어지면 석유 생산은 더 이상 순 에너지원이 아니다.
석유 측정 단위인 배럴과 에너지 측정 단위인 석유환산배럴 (BOE) 사이에는 차이가 있다. 핵분열, 태양, 바람, 석탄과 같은 많은 에너지원은 석유와 같은 단기 공급 제약의 대상이 아니다. 따라서 EROEI가 0.5인 석유원도 생산에 필요한 에너지가 저렴하고 풍부한 에너지원에서 나온다면 유용하게 활용될 수 있다. 일부 유전에서 저렴하지만 운송이 어려운 천연가스의 가용성은 천연가스를 사용하여 향상된 석유 회수를 추진하는 것으로 이어졌다. 마찬가지로, 막대한 양의 천연가스가 대부분의 아타바스카 타르 샌드 발전소에 동력을 공급하는 데 사용된다. 저렴한 천연가스는 또한 순 EROEI가 1 미만인 에탄올 연료를 생산하는 것으로 이어졌지만, 이 분야의 수치는 EROEI를 측정하는 방법이 논쟁 중이기 때문에 논란의 여지가 있다.
노력 단위당 생산되는 석유 및 가스량의 불가피한 감소 가정은 미국에서의 최근 경험과는 상반된다. 2017년 현재 미국에서는 모든 주요 타이트 오일 및 가스 생산지에서 석유 및 가스 시추 생산성이 10년 동안 지속적으로 증가하고 있다. 예를 들어, 미국 에너지 정보국은 노스다코타 주의 바켄 셰일 생산 지역에서 2017년 1월의 시추 리그 시간당 석유 생산량이 5년 전인 2012년 1월의 시추 시간당 석유량의 4배였고, 10년 전인 2007년 1월의 시추 시간당 석유량의 거의 10배에 달했다고 보고했다. 북동부의 마셀러스 가스 지역에서는 2017년 1월의 시추 시간당 가스 생산량이 5년 전인 2012년 1월의 시추 시간당 가스량의 3배였고, 10년 전인 2007년 1월의 시추 시간당 가스량의 28배였다고 보고했다.
성장 기반 경제 모델.
경제성장이 석유 소비 증가에 의해 주도되는 한, 정점 이후 사회는 적응해야 한다. 허버트는 이렇게 생각했다.
일부 경제학자들은 이 문제를 비경제적 성장 또는 가짜 경제라고 설명한다. 우파에서는 프레드 이클이 "영원한 성장의 유토피아에 중독된 보수주의자들"에 대해 경고했다. 1973년과 1979년의 짧은 석유 공급 중단은 세계 GDP 성장을 현저히 늦추었지만 멈추지는 않았다.
1950년에서 1984년 사이에 녹색 혁명이 전 세계 농업을 변화시키면서 세계 곡물 생산량은 250% 증가했다. 녹색 혁명의 에너지는 화석 연료의 형태로 비료 (천연가스), 살충제 (석유), 탄화수소 연료 관개에 의해 제공되었다.
코넬 대학교의 생태학 및 농업 교수인 데이비드 피멘텔과 이탈리아 국립 식품 영양 연구소(INRAN)의 선임 연구원인 마리오 지암피에트로가 2003년 연구 "식량, 토지, 인구 및 미국 경제"에서 지속 가능한 경제를 위한 최대 미국 인구를 2억 명으로 보았다(2003년 실제 인구 약 2억 9천만 명, 2019년 3억 2천 9백만 명). 이 연구는 지속 가능한 경제를 달성하기 위해 세계 인구가 3분의 2로 줄어야 한다고 주장한다. 인구 감소가 없으면 이 연구는 2020년부터 농업 위기가 시작되어 2050년경에는 심각해질 것이라고 예측한다. 세계 석유 생산 정점과 지역 천연가스 생산 감소는 일반적으로 예상보다 빨리 이러한 농업 위기를 촉발할 수 있다. 데일 앨런 파이퍼는 향후 수십 년 동안 해소되지 않는 식량 가격 상승과 전례 없는 전 세계적인 대규모 굶주림이 발생할 수 있다고 주장한다.
허버트 피크 이론은 석유 생산 정점과 관련하여 가장 많은 주목을 받지만, 다른 재생 가능 자원에도 적용되었다.
더그 레이놀즈는 2005년에 북미의 정점이 2007년에 발생할 것이라고 예측했다. 벤틀리는 전 세계 "재래식 가스 생산량이 약 2020년부터 감소할 것"이라고 예측했다.
관찰자들은 석탄 정점이 석유 정점보다 훨씬 나중에 올 것이라고 믿었지만 허버트는 미국에서 1920년대에 생산 정점을 찍은 고품질 석탄인 무연탄의 특정 사례를 연구했다. 허버트는 무연탄이 곡선과 거의 일치한다는 것을 발견했다. 허버트는 전 세계 석탄 매장량을 2.500 × 1012 미터톤으로 추정했으며, 사용량에 따라 2150년경에 정점을 찍을 것으로 보았다.
더 최근의 추정치는 더 이른 정점을 시사한다. 독일 의회에 보고하는 에너지 감시 그룹(EWG)이 2007년 4월 5일에 발표한 "석탄: 자원 및 미래 생산" (PDF 630KB) 보고서는 세계 석탄 생산량이 15년 이내에 정점에 달할 수 있다고 밝혔다. 이에 대해 리처드 하인버그는 가장 에너지 밀도가 높은 종류의 석탄이 가장 광범위하게 채굴되었기 때문에 석탄에서 연간 에너지 추출의 정점 날짜가 석탄량(연간 톤)의 정점 날짜보다 더 일찍 올 가능성이 높다고 지적한다. 유럽 연합 공동 연구 센터를 위해 에너지 연구소(IFE)의 B. 카발로와 S. D. 페테베스가 준비한 두 번째 연구인 "석탄의 미래"는 비슷한 결론에 도달하며 "석탄은 미래에 에너지원으로서 그리 풍부하고 널리 이용 가능하며 신뢰할 수 없을 수 있다"고 명시한다.
데이비드 러틀리지의 연구는 전 세계 총 석탄 생산량이 약 450 기가톤에 불과할 것이라고 예측한다. 이는 석탄이 일반적으로 가정하는 것보다 더 빨리 고갈되고 있음을 의미한다.
핵분열성 물질.
1956년 논문에서 미국 핵분열성 매장량을 검토한 후, 허버트는 핵 에너지에 대해 다음과 같이 언급했다.
2015년 현재, 확인된 우라늄 자원은 현재 소비율로 135년 이상 공급하기에 충분하다. 토륨 연료 사이클, 재처리 및 고속증식로와 같은 기술은 이론적으로 우라늄 매장량의 수명을 수백 년에서 수천 년으로 연장할 수 있다.
캘텍 물리학 교수 데이비드 굿스타인은 2004년에 다음과 같이 말했다.
지구상의 거의 모든 헬륨은 우라늄과 토륨의 방사성 붕괴의 결과물이다. 헬륨은 헬륨을 최대 7%까지 함유한 천연가스에서 분별 증류를 통해 추출된다. 세계 최대의 헬륨이 풍부한 천연가스전은 미국, 특히 휴고턴과 캔자스, 오클라호마, 텍사스의 인근 가스전에서 발견된다. 추출된 헬륨은 자칭 "세계 헬륨의 수도"인 애머릴로 근처의 국립 헬륨 비축고 지하에 저장된다. 헬륨 생산량은 이 지역의 천연가스 생산량과 함께 감소할 것으로 예상된다.
두 번째로 가벼운 원소인 헬륨은 지구 대기 상층부로 상승하여 지구의 중력에서 영원히 벗어날 수 있다. 대기 탈출 메커니즘으로 인해 연간 약 1,600톤의 헬륨이 손실된다.
허버트는 자신의 이론을 "특정 금속의 농도가 비정상적으로 높은 암석"에 적용했으며, 구리, 주석, 납, 아연 등과 같은 금속의 생산 정점은 수십 년 내에 발생하고 철은 석탄과 같이 두 세기 내에 발생할 것이라고 추론했다. 구리 가격은 2003년에서 2007년 사이에 500% 상승했으며 일부는 이를 피크 구리 때문이라고 보았다. 이후 세계 경기 침체에 대한 우려로 수요가 감소하면서 구리 가격은 다른 많은 상품 및 주식 가격과 함께 하락했다. 리튬 가용성은 리튬 이온 배터리를 사용하는 자동차들의 문제이지만, 1996년에 발표된 논문은 세계 매장량이 적어도 50년 동안 충분하다고 추정했다. 백금 연료 전지 사용에 대한 유사한 예측은 이 금속이 쉽게 재활용될 수 있다고 언급한다.
귀금속.
2009년 캐나다 금광 대기업 Barrick Gold의 사장 애런 리전트는 2000년대 초반부터 전 세계 생산량이 연간 약 100만 온스씩 감소하고 있다고 말했다. 광석 품질이 저하되면서 전 세계 총 광산 공급량은 10% 감소했으며, 이는 지난 8년간의 급성장하는 강세장이 계속될 수 있음을 시사한다. 그는 런던에서 열린 RBC의 연례 금 회의에서 "우리가 이미 '피크 골드'에 도달했다는 강력한 주장이 있다"고 데일리 텔레그래프에 말했다. "생산량은 2000년경에 정점을 찍고 그 이후로 계속 감소하고 있으며, 우리는 이 감소가 계속될 것으로 예상한다. 광석을 찾기가 점점 더 어려워지고 있다"고 그는 말했다.
광석 품위는 1950년대의 톤당 약 12그램에서 미국, 캐나다, 호주에서는 3그램에 가까운 수준으로 떨어졌다. 남아프리카 공화국의 생산량은 1970년에 정점을 찍은 이후 절반으로 줄었다. 2008년 남아프리카 공화국의 생산량은 회사가 고갈된 매장량을 대체하기 위해 더 깊이(더 많은 비용으로) 파고들어야 했기 때문에 추가로 14% 감소했다.
세계 금광 생산량은 1900년 이후 1912년, 1940년, 1971년, 2001년에 네 번 정점을 찍었으며, 각 정점은 이전 정점보다 높았다. 가장 최근의 정점은 2001년으로, 생산량이 2,600미터톤에 도달한 후 몇 년간 감소했다. 생산량은 높은 금값에 힘입어 2009년에 다시 증가하기 시작했으며, 2012년, 2013년, 2014년에 각각 사상 최고치를 기록하여 2,990톤에 도달했다.
인 공급은 농업에 필수적이며, 매장량 고갈은 60년에서 130년 사이로 추정된다. 2008년 연구에 따르면 총 인 매장량은 약 3,200MT로 추정되며, 2034년에 연간 28MT로 최대 생산량을 기록할 것으로 예상된다. 개별 국가의 공급량은 크게 다르다. 재활용 계획이 없다면 미국의 공급량은 약 30년으로 추정된다. 인 공급은 농업 생산량에 영향을 미치며, 이는 바이오디젤 및 에탄올과 같은 대체 연료를 제한한다. 인의 가격 상승과 희소성(2008년 중반까지 2년 동안 인광석의 세계 가격이 8배 상승)은 세계 농업 패턴을 변화시킬 수 있다. 그란차코와 같이 접근성은 떨어지지만 인 함량이 매우 높은 지역은 농업 개발이 더 활발해질 수 있는 반면, 영양분이 제약이 되는 다른 농업 지역은 수익성 이하로 떨어질 수 있다.
화석 자원과 달리 숲은 계속 자라기 때문에 허버트 피크 이론은 적용되지 않는다. 과거에는 독일어권 지역에서 홀츠노트라고 불리는 목재 부족이 있었지만, 2021년 초의 "재목 위기"에도 불구하고 아직 전 세계적인 피크 목재는 발생하지 않았다. 게다가 벌목은 숲의 생물 펌프 효과를 종식시켜 침식 및 가뭄과 같은 다른 문제를 야기할 수 있다.
허버트의 원래 분석은 재생 가능 자원에는 적용되지 않았다. 그러나 과도한 개발은 그럼에도 불구하고 허버트 피크를 초래하는 경우가 많다. 수정된 허버트 곡선은 보충되는 속도보다 더 빠르게 채취될 수 있는 모든 자원에 적용된다.
예를 들어, 오갈랄라 대수층과 같은 매장량은 보충 속도를 훨씬 초과하는 속도로 채굴될 수 있다. 이는 세계 지하수와 호수의 상당 부분을 유한한 자원으로 만들고, 석유와 유사한 최대 사용량 논쟁을 불러일으킨다. 이러한 논쟁은 주로 농업 및 교외 물 사용에 집중되지만, 위에서 언급한 핵 에너지 또는 석탄 및 타르 샌드 채굴을 통한 전기 생산도 물 자원 집약적이다. 화석수라는 용어는 물이 보충되지 않는 대수층을 설명하는 데 사용되기도 한다.
적어도 한 연구원은 포경 산업에 허버트 곡선 선형화를 시도했으며, 철갑상어 고갈에 따른 캐비어 가격의 명확한 의존도를 도표화했다. 대서양 북서부 대구 어업은 재생 가능 자원이었지만, 잡힌 물고기의 수가 물고기의 회복률을 초과했다. 대구 어업의 종말은 허버트 종형 곡선의 지수적 감쇠와 일치한다. 또 다른 예는 북해의 대구이다.
공기/산소.
세계 산소의 절반은 식물성 플랑크톤에 의해 생산된다. 플랑크톤은 1950년대 이후 40% 감소한 것으로 한때 생각되었다. 그러나 저자들은 더 나은 보정으로 데이터를 재분석하여 이 기간 동안 플랑크톤 풍부도가 전 세계적으로 몇 퍼센트만 감소했음을 발견했다 (Boyce et al. 2014)
석유 생산 정점에 대한 비판.
경제학자 마이클 린치는 허버트 곡선 뒤에 있는 이론이 지나치게 단순하며 과도하게 맬서스적 관점에 의존한다고 주장한다. 린치는 캠벨의 세계 석유 생산량 예측이 과소평가 쪽으로 강하게 편향되어 있으며, 캠벨이 repeatedly 날짜를 뒤로 미루었다고 주장한다.
이탈리아 에너지 회사 에니의 부사장 레오나르도 마우제리는 거의 모든 정점 추정치가 비전통석유를 고려하지 않는다고 주장한다. 이 자원의 가용성이 상당하고 추출 및 처리 비용이 여전히 매우 높지만, 기술 발전으로 인해 감소하고 있다는 것이다. 그는 또한 기존 세계 유전의 회수율이 1980년 약 22%에서 오늘날 35%로 증가했으며, 이러한 추세가 계속될 것이라고 예측한다. 입증된 석유 매장량과 현재 생산량 간의 비율은 지속적으로 개선되어 1948년 20년에서 1972년 35년으로 증가했으며 2003년에는 약 40년에 도달했다. 이러한 개선은 지난 20년간의 낮은 유가로 인해 새로운 탐사 및 기술 업그레이드에 대한 투자가 적었음에도 불구하고 발생했다. 그러나 마우제리는 더 많은 탐사를 장려하려면 비교적 높은 유가가 필요하다고 생각한다.
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.
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.
데이비드 트로트()라는 이름을 가진 사람은 다음이 있다.
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.
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.
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.
LCPAA는 IFAC 준회원(Associate)으로 2019년부터 가입되어 있으며, 아세안 회계사 연맹(AFA)의 주요 회원으로 활동한다.
가스액화연료(, 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.
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.
메테인-메탄올 공정.
메탄올은 메테인(천연가스)으로부터 일련의 세 가지 반응을 통해 만들어진다.
이렇게 형성된 메탄올은 모빌 공정과 메탄올-올레핀을 통해 휘발유로 전환될 수 있다.
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.
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.
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:
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.
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 로부터 생산될 수 있다. 이 공정은 생물학적 가스액화연료로 알려져 있다.
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 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.
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.
목표 및 신흥 벤처.
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.
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 마리아 스티븐스(Haley Maria Stevens, 1983년 6월 24일 ~ )은 미국의 정치인이다.
수증기 개질() 또는 수증기 메테인 개질(, 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 동역학, 특히 니켈-산화 알루미늄 촉매를 사용한 반응은 1950년대부터 자세히 연구되었다.
사전 개질.
사전 개질의 목적은 프로페인, 뷰테인 또는 나프타와 같은 고탄화수소를 메테인(CH4)으로 분해하여 하류에서 더 효율적인 개질을 가능하게 하는 것이다.
수증기 개질.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
연소 기관용.
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.
연료 전지용.
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.
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.
연료 전지 공급 개질기의 과제.
이 기술과 관련된 몇 가지 과제가 있다.
세키헤이(, 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()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 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.
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 와 반응시켜 만들 수 있다. 폼산은 와 결합하여 아이소뷰탄올을 형성할 수 있다.
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.
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.