그린에너지와 지속가능발전교육: 지구를 위한 수소에너지의 활용과 발전 가능성 = Green Energy and Sustainable Development Education : Utilization and Development Potential of Hydrogen Energy for the Earth

국문 초록 (Abstract)

이 연구의 목적은 수소경제 구축의 핵심인 수소연료전지의 활용 형태를 분석하고, 각 형태별 당면과제를 파악해서 수소경제의 온전한 구축을 위해 해결해야 할 문제점을 확인하고 이를 해결하기 위한 방안을 제시하고자 한다. 그 결과로서 수소연료전지의 활용형태를 자동차와 발전소 측면에서 분석하였으며, 자동차의 경우 충전속도의 우위를 제외하고 충전인프라, 인프라 설치속도, 백금촉매로 인한 가격경쟁력 열위, 안전성 우려 등으로 인해 다른 친환경차보다 경쟁력이 낮은 것으로 분석되었다. 하지만 기술적으로 나노기술의 발전을 통해 백금촉매의 사용량을 점차 줄여나갈 경우 가격측면에서 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 전망되었다. 수소연료전지발전소의 경우 2018년 발전비중이 0.3%에 불과하였으나 2022년에는 발전비중이 1.3%에 육박할 정도로 빠른 성장세를 보이고 있으며, 이는 태양광이나 풍력발전에 비해 발전효율이 높고, 재생에너지의 간헐성 문제로부터 자유로운 장점 때문에 향후 발전가능성이 제일 높은 활용형태로 분석되었다. 하지만 많은 이점에도 불구하고, 여전히 폭발에 대한 우려감과 특정 수소생산방식의 경우 이산화탄소가 발생하는 문제점 때문에 지역주민 반대현상은 지속적으로 대두되고 있고 이를 해결하는 것이 수소경제 확립의 주요 관건이 될 것으로 분석되었다. 마지막으로 현재 수소생산방식을 분석하고 당면한 문제점을 파악함으로써, 수소경제의 온전한 구축을 위한 해결과제를 제시하였다. 대표적인 방법은 전기분해법, 미생물 분해법, 부생수소, 천연가스 분해법이 있으며, 각각의 방법에 대한 문제점을 제시하고 수소의 안정적 확보를 위한 발전방향을 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to analyze the utilization patterns of hydrogen fuel cells, which are the core of building a hydrogen economy, to identify the challenges of each type, to identify problems to be solved for the complete construction of a hydrogen economy, and to suggest ways to solve them. As a result, the use of hydrogen fuel cells was analyzed in terms of automobiles and power-plants. In the case of automobiles, except for the advantage of charging speed, it was analyzed that competitiveness was lower than that of cars. However, if the amount of platinum catalyst is gradually reduced through technological advances in nanotechnology, it is expected to be competitive in terms of cost. In the case of fuel cell power plants, the proportion of power generation was only 0.3% in 2018, but the proportion of power generation in 2022 is showing the rapid growth, close to 1.3%, which has higher power generation efficiency than solar or wind power. However, despite the many advantages, there are still concerns about the explosion and the problem of carbon dioxide generation in the case of certain hydrogen production methods. Finally, by analyzing the current hydrogen production method and identifying problems, a solution task for the complete construction of a hydrogen economy was presented. Representative methods include electrolysis, microbial decomposition, by-product hydrogen, and natural gas decomposition. Problems with each method are presented and development directions to produce hydrogen are presented.