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역사는 2023년을 청정수소를 생산하는 새로운 수전해가 상업화의 준비를 마친 해로 기억할 것입니다.

릭 뷰텔, 블룸에너지 사업개발 부사장

전세계의 수소에 대한 수요는 날이 갈소록 증가하고 있습니다. 예전과 달라진 점이 있다면 기존의 화석연료에 기반한 수소가 아닌 탈탄소 청정 에너지 미래의 동력원으로 사용할 청정 수소에 대한 수요가 증가하고 있다는 것입니다. S&P Global은 현재 수소 수요량이 연간 약 7,520만톤에 달하며 2027년에는 연간
9,410만톤까지 증가할 것이라고 예측했습니다. 타 기관들은 수소에 대한 수요량이 2050년 연간 6억 1,400만톤에 달할 것으로 보고했습니다.

블룸에너지는 가장 청정한 방식으로 수소를 효율적으로 생산하는 기술을 보유하고 있습니다. 실제로 여러 시험과 실증 프로제트를 통해 블룸에너지는 블룸 수전해를 통해 미국을 포함한 전세계가 필요로 하는 청정 수소를 공급할수 있음을 입증했습니다. 미국은 2022년 인플레이션 감축법(Inflation Reduction Act)을 발표하고 청정수소를 우선 순위에 두었고 캐나다와 EU도 청정수소 생산에 대한 인센티브 정책을 발표하며 지원에 나서고 있습니다.

탈탄소를 위한 중요한 수단

세계는 탈탄소화의 방향으로 나아가고 있습니다. 점점 더 많은 산업들이 생산 활동과 에너지 사용에 따른 탄소 배출을 감축하기 위해 다양한 해결책을 모색하고 있습니다. 거주 및 상업용 빌딩과 같이 우리 경제와 산업의 일부분은 전기화하는 방식에서 그 해결책을 찾고 있습니다.

그러나 버스나 대형상업차량 및 우리 사회의 근간을 이루는 철강, 콘크리트, 유리 등과 같은 산업은 이런 전기화 방식을 도입하는 데 한계가 있습니다. 이 산업들의 생산 과정은 매우 에너지 집약적이며 전기화 방식을 도입하기 매우 힘든 부분이 많습니다. 이 산업들은 수소를 필요로 하며 이전보다 더 청정한 방식으로 생성된 수소를 활용하여 탄소 배출을 줄일 수 있습니다.

청정 수소는 운송용 연료로서도 앞으로 더 많이 필요하게 될 것입니다. 바이오연료(renewable diesel)를 만들기 위해서는 한 배럴의 일반 디젤유를 만들기 위해 사용되는 원유 양의 약 3배가 많은 양의 수소를 필요로 합니다. 바이오연료만 주목받는 것이 아닙니다. 암모니아와 바이오 항공유(sustainable aviation fuel)도
탄소집약도(carbon intensity)에 따라 거래되기 시작했고 앞으로 이런 추세는 강해질 것 입니다.

재생에너지, 원자력 발전, 그리고 수소

블룸 수전해는 기존의 화석연료에서 수소를 만드는 방식을 대체하는 기술입니다. 기존의 방식이 탄소를 배출하며 수소를 생성하던 것에 반해 블룸 수전해는 물을 분해하여 수소와 산소를 생성하는데 더 적은 전기를 소모하는 매우 효율적인 기술입니다. 블룸의 기술은 태양광 및 풍력과 같이 탄소 배출이 없는 청정 전력을 사용하거나 원자력 발전의 고온의 스팀과 함께 작동되어 청정한 수소를 생산할 수 있습니다.

2022년 미국 인플레이션 감축법(Inflation Reduction Act)에 의해 수소생산에 세제 혜택이 주어지면서 블룸의 탄소배출 없는 수소생산 기술은 기존의 그레이 수소 생산 비용과 비교하여 경쟁력 있는 해결책으로 떠올랐습니다. 앞으로 비료, 철강, 시멘트, 항공 산업과 같이 탈탄소화를 이루는데 한계가 많은 산업들에게 이는 매우 의미있는 솔루션으로 다가갈 것입니다.

블룸의 경쟁력에 대한 근거

블룸의 고체산화물 수전해는 블룸에너지의 고체산화물 연료전지인 에너지서버와 같은 플랫폼에서 역방향으로 작동하여 물분자를 분리해 수소를 생산합니다. 블룸 수전해는 고온에서 작동하며 경쟁 기술인 고분자전해질막(PEM) 수전해와 알칼라인 수전해에 비해 수소 생산시 더 적은 에너지를 소모합니다. 수전해기는 약 4,600평 규모의 블룸의 캘리포니아 프리몬트 기가 팩토리(GW 규모 생산시설)와 델러웨어주 뉴워크 생산시설에서 제조되며 블룸은 2022년 11월에 수전해 생산 능력을 1GW규모까지 키웠습니다.

블룸에너지는 수전해 기술의 효율성을 입증하기 위해 아이다호 국립 연구소(Idaho National Laboratory, 미국 에너지부 산하 연구소)에서 독립적이고 엄격한 시험을 진행하고 있으며 2022년 8월부로 약 500시간의 시험 가동 결과가 축적되어 있습니다. 블룸의 고온 수전해는 PEM과 알칼라인 수전해에 비교해 더 효율적으로 수소를 생산하는 것으로 나타났습니다. 수전해를 이용해 수소를 생산할 때 소요되는 비용의 약 80퍼센트가 전기 비용임을 감안할 때 전기를 얼마나 효율적으로 사용하냐에 따라 효율성이 결정됩니다. 현재까지의 시험 결과, 블룸의 수전해는 특히 스팀과 함께 가동되었을 때 PEM과 알칼라인 수전해보다 약 45퍼센트 더 효율적으로 수소를 생산하는 것으로 나타났으며 이는 블룸의 수전해기가 청정 수소 생산을 위해 상업적으로 이용가능한 기술임을 보여주고 있습니다.

여러 산업에서 청정수소에 관심을 보이고 있습니다. 북미의 산업 및 농업용 화학물질 제조업의 리더인 LSB Industries는 2022년 5월 오클라호마주 프라이어시(Pryor)에 있는 생산시설에 10MW 규모의 블룸 수전해를 설치할 것이라고 발표했습니다. 이 프로젝트를 통해 LSB사는 블룸 수전해로 생성한 그린 수소를 연간 13,000톤의 무탄소 암모니아를 생산하는데 사용할 계획입니다. 2022년 9월에는 미국 Xcel Energy사가 미네소타주 웰치(Welch)에 위치한 Prairie Island 원자력 발전소에 블룸 수전해를 설치한다고 발표했습니다. 전력 업계에서는 이번 프로젝트를 통해 원자력 발전이 수소 기술의 발전와 무탄소 미래에 어떤 식으로 기여할 수 있을지를 관심있게 지켜보고 있습니다.

역사는 2023년을 청정수소를 생산하는 새로운 방식의 수전해 기술이 시장에서 바로 사용될 수 있는 상업화 준비를 마친 해로 기억할 것입니다.
블룸에너지는 청정에너지 경제로의 전환을 위한 탄탄한 기초를 마련하고 있습니다.