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가장 청정한 에너지 자원으로 알려진 수소를 생산하기 위하여 기존의 증기 개질, 원유의 정제, 석탄 가스화 등에서 다양한 에너지를 이용하기 위한 노력이 진행 중이다. 위험한 에너지 자원으로 인식되는 원자력을 이용하는 방법도 개발된다. 예를 들어 GE global 리서치는 기존의 핵 발전소에서 GE사에 의해 개발된 저비용 알칼리 전기분해 기술에 바탕을 둔 수소를 생산하는 연구를 진행한다(GTB2006080561). 그러나 이들 방법들은 환경에 유해하고 위험도가 높으며 자원 고갈의 위험 때문에 풍력, 태양력과 같은 재생에너지를 이용하는 수소 생산이 궁극적인 방법일 것이다. 발표된 Wind2H2 프로젝트는 풍력과 수소 생산, 압축, 저장, 사용 등의 단위 시스템들의 융합 기술을 개발하는 것으로, 풍력 터빈을 직접 전기 분해 반응기와 연결시키며 생산된 수소는 수소 엔진 센터(Hydrogen Engine Center, HEC)에서 전력 생산을 위하여 사용되도록 고안된 상태이다(GTB2006121159). 또한 바이오에탄올의 생산 과정에 접목된 수소 생산 기술도 개발되고 있는 상태로, 에탄올 개질 공정의 최적화, 전력 생산을 위해 생산된 수소의 이용 공정의 시연, 미래의 에탄올 플랜트들을 위한 설계의 최적화, 복합 공정의 경제성 평가 등이 포함되어 있다(GTB2007010892). 이와 같은 재생에너지로부터의 수소 생산이라는 목표를 달성하기 위하여 영국에서는 광전극을 이용하여 물의 직접 분해를 통한 수소 생산 시스템 및 기술이 개발되고 있다. 영국 런던에 있는 임페리얼 컬리지 런던(Imperial College London)은 연료전지들을 운영하기 위해 필요한 수소를 생산할 수 있는 비용 경제적인 재생에너지 이용 방법을 개발하기 위하여 생물학적 및 화학적 태양에너지 이용 공정들을 개발할 목표로 8백 4십만 달러의 새로운 연구 프로그램을 시작하였다. 5년 기한의 연구 프로젝트는 공정을 가동시키기 위한 태양 에너지를 이용하여 물을 분해하여 수소를 생산할 수 있는 물질들과 기술들을 개발하는 것을 목적으로 한다. 생물학적 공정은 녹조류를 이용하여 빛 또는 자외선을 통해 분자를 분해하는 화학 반응을 통해 수소를 생산하는 것에 집중한다. 생산된 수소와 산소는 바로 분리되며 연료전지에서의 사용을 위하여 수소는 저장된다. 식물들의 광합성에서 작용하는 물의 산화 효소들의 기능을 모방한 무기질 전극들과 분자 촉매들을 사용하여 물을 직접적으로 수소 분자 및 산소 분자로 분리하기 위하여 화학 공정은 광전극(Photoelectrode)을 이용할 것이다. 이 프로젝트는 실제로 작동할 수 있는 시험용 시스템을 설계하고 제작하고 운영할 것이다. 이와 같은 시험용 시스템의 목적은 수소를 생산하기 위하여 태양에너지를 직접 이용할 수 있음과 태양에너지의 전력과 열에 비해 저렴한 가격으로 수소를 생산할 수 있음을 보여주는 것이다. 이 프로그램에서는 주 연구자인 니겔 브랜돈(Nigel Brandon) 교수의 미래 에너지 연구실(Energy Futures Lab)의 주도로 임페리얼 컬리지에 있는 여러 종류의 연구팀이 합친 새로운 연구팀이 구성되었다. 새로운 연구팀에는 분자 바이오과학 분야, 광화학 분야, 촉매 반응기 엔지니어링 분야, 전기화학 반응기 엔지니어링, 분자 에너지 변환 분야, 에너지 엔지니어링 분야, 생물학 분야 등의 교수들이 참가한다. 임페리얼 컬리지의 미래 에너지 연구실은 영국의 엔지니어링 및 물리 과학 연구회(Engineering and Physical Sciences Research Council, EPSRC)로부터 자금을 지원받고 있다. * yesKISTI 참조 |
