■고체수소저장은 무엇일까

[더지엠뉴스]수소를 안정적이고 경제적으로 공급하기 위해서는 생산·운송·저장 등 전 과정에 대한 종합적인 평가가 필요하다.

또 생산된 수소를 수소전기차, 수소연료전지 연료로 공급하려면 운송과 저장 그리고 충전소를 통한 공급이 전제돼야 한다.

특히 수소 운송과 저장은 상호 밀접하게 연계돼 있어 수소를 안정적이고 경제적으로 공급하기 위해서는 운송·저장·충전 전 과정에 대한 통합적인 검토와 분석이 요구된다.

여기서 수소 저장의 경우 물리적 성상에 따라 고체저장, 기체 저장, 액체 저장으로 구분할 수 있다.

고체 저장은 수소를 고체물질의 내부 또는 표면에 낮은 압력에서 저장하고 필요시 저장된 수소를 재방출하는 방법이다.

수소의 고체 저장은 기체 저장처럼 초고압이 필요 없고 상온에서 이뤄지는 만큼 수소의 액화 저장이 필요로 하는 초저온이 아니어도 된다.

이처럼 수소저장 분야의 신생 기술인 고체수소저장은 더욱 안전하고, 부피대비 저장 밀도가 높으며, 충전 방전 속도가 빠르고, 운송이 편리하다.

저장과 보관이 모두 간편한 이 기술은 태양광이나 풍력발전처럼 불안정한 발전 환경에서도 편리하게 사용될 수 있는 장점을 갖고 있다.

현재 고체수소저장 연구 물질로는 주로 금속 수소화합물, 마그네슘 계열, 티타늄 계열, 바나듐 계열, 희토 계열, 복합 수소저장 합금 소재 등이 있다.

■고체수소저장 기술이 쓰이는 곳

수소저장은 응용시나리오에 따라 적합한 방식이 각기 다른데, 고체 수소저장기술은 지금까지 무게당 수소 저장밀도가 낮아 무게가 중요한 요소인 모빌리티에 적용하는 것에 한계가 있어 기술개발 투자가 크지는 않았다.

하지만 최근 재생에너지의 확대 및 에너지 그리드의 효율화가 중요해지면서 정치형(Stationary) 대규모 및 장기 에너지 저장에 대한 필요성이 대두됐고, 고체수소저장의 적용성도 인정받기 시작하고 있다.

고체수소저장의 경우 공사 차량용, 승용차용, 통신 기지국 대기 전원, 분산형 에너지 공급, 그린 수소와 화학 공업의 결합, 전력 피크 발전소, 비상 전원 등에 주로 활용된다.

예를 들어 독일 GfE사가 개발한 상온용 AB2계 수소저장합금 소재가 독일 HDW사의 214급 잠수함 연료전지 보조전원에 수소를 공급하는 수소저장탱크에 적용되어 실전 운용 중이다.

■중국 고체수소저장 시장 잠재력

1) 중국 차량용 고체수소저장 탱크 시장 잠재력 예측

궈푸(国富)사의 수소차량용 고체수소저장 탱크 가격을 참조해 고체수소저장 탱크의 단가를 2025년 15만 위안/세트, 2030년 9만 위안/세트로 가정하고, 고체수소저장 탱크의 보급률을 2022년 3%, 2025년 20%, 2030년 35%로 예측할 경우, 2025년 차량용 고체수소저장 탱크 시장 규모는 7억5000만 위안, 2030년은 100억 위안(약 3조8000억원)에 달할 것으로 예상된다.

2) 중국 고체수소저장 충전소 시장 예측

2022년 중국 신축 수소충전소는 92개로 2022년 말까지 중국은 총 310개의 수소충전소를 건설했다. 2026년까지 중국 수소충전소 수는 1050개에 이를 것으로 전망된다.

현재 고체수소저장 충전소의 건설비용은 약 800만 위안인데, 향후 건설비용이 연간 50만 위안의 속도로 감소할 것으로 가정하고, 고체수소저장 충전소의 보급률을 2025년 18%, 2026년 30%로 예측하는 경우, 고체수소저장 충전소 건설에 대한 신규 누적 투자액은 2025년 4억5000만 위안, 2026년 5억3000만 위안으로 분석된다.