원자력그린수소, 원자력, 물과 공기만 있으면 모든 무탄소 에너지 제품을 제조할 수 있다.
원자로의 열 에너지를 활용하면 전기, 냉난방열, 해수 담수화 ,그린수소 등을 생산할 수 있다. 수소와 공기 중의 질소를 합성하면 암모니아, 다시 암모니아와 탄소를 합성하면 비료(urea)가 만들어진다. 그리고 수소와 탄소를 합성하여 수송용 탄소중립 연료(e-fuel)를 만들 수 있다.
물을 전기 또는 열 분해하여 그린수소를 만드는 방법은 다음과 같다.
1. 저온 물 전해
분리막을 사용하는 알칼라인, 고분자전해질 수전해 등이 있다. 2019년 5월 강릉 강원테크노파크에서 태양광 전기로 수소를 생산하다가 대형 수소폭발 사고가 발생한 적이 있었다. 현대차는 분리막이 필요없는 전기화학열 수소개발 회사에 투자하고 있다.
2. 고온 증기 전해
고온 증기의 전기분해에 의한 수소 제조기술로서, 850℃ 의 고온 증기가 필요하다. 가압경(중)수로형 원전의 전기와 열(topping heat)을 이용한다. 두산중공업은 소형모듈원자로(SMR)와 고온 증기 전해 그린수소 생산을 조합한 하이브리드 에너지 시스템(HES) 개발회사에 투자하고 있다.
3. 열화학 물 분해
열화학 사이클을 이용한 물 분해 수소 제조기술이며, 고온에서 황산과 요오드를 촉매로 사용하는 SI 공정을 적용한다. 원자로 출구온도가 950℃인 고온의 4세대 원자로 기술이 필요하다. 원자력연구원에서 초고온가스로를 개발하다가 현재는 사실상 중단상태에 있다.
4. 열 분해
열분해는 2,400℃ 이상의 초고온이 필요하며, 물은 전기투입 없이 수소로 변환된다. 핵융합로가 상용화 되는 시점에서 가능할 것으로 보인다.
재생에너지에 의한 수소생산은 효율이 낮고 제조단가가 높은 저온 물 전해에만 적용할 수 있다. 기존 가압경(중)수로형 원전을 이용하여 저온 열 또는 고온 증기 전해를 통해 그린수소를 생산할 수 있다. 초고온의 4세대 원자로가 개발되면, 고온 증기 전해 또는 열화학 물 분해를 통해 저가의 그린수소를 생산할 수 있을 것이다.
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