새로운 수소 기반 소재: 수소의 광대한 기회 발굴

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  퀀텀런 예측
• 2024 년 4 월 23 일

인사이트 요약

과학자들이 빛과 금 나노입자를 이용해 악취가 나는 산업 부산물인 황화수소를 유용한 수소와 황으로 전환시키는 방법을 고안했다. 이 접근 방식은 프로세스를 단순화하고 산업 비용을 낮추는 동시에 해수를 수소 연료로 전환하는 등 청정 에너지원을 위한 문을 열 수 있습니다. 이러한 발전은 환경 오염을 줄이는 것부터 글로벌 에너지 시장을 재편하고 녹색 경제에서 새로운 일자리 기회를 창출하는 것까지 광범위한 의미를 갖습니다.

새로운 수소 기반 소재 컨텍스트

2022년 라이스 대학교의 엔지니어와 과학자들은 썩은 계란의 불쾌한 냄새가 나는 문제가 있는 부산물인 황화수소 가스를 가치 있는 수소 가스와 황으로 변환하는 석유화학 정유소를 위한 혁신적인 방법을 개발했습니다. 이러한 발전은 특히 황화수소 가스 생산이 중요한 문제인 석유, 천연가스, 석탄 및 기타 제품에서 황을 제거하는 산업과 관련이 있습니다. 이 공정은 금 나노입자를 활용하여 빛만으로 단일 단계에서 황화수소를 수소와 황으로 전환하는 것을 촉매합니다. 이 방법은 더 복잡하고 황을 생성하지만 수소는 생성하지 않는 클라우스 공정과 같은 전통적인 방법에서 전환을 나타냅니다. 

휴스턴에 본사를 둔 스타트업인 Syzygy Plasmonics에 라이선스를 부여한 이 기술은 하수 가스 및 동물 폐기물 처리를 포함하여 산업 환경을 넘어서 잠재적인 응용 분야를 갖춘 황화수소 정화를 위한 보다 비용 효율적인 솔루션을 약속합니다. 또 다른 측면에서는 국제 연구팀이 고순도 물의 필요성을 우회하여 전기 분해를 통해 바닷물에서 직접 수소를 생산하는 데 진전을 이루었습니다. 이 방법은 지구의 해양을 거의 무한한 자원으로 활용하여 수소 생산을 위한 수자원을 크게 확장할 수 있습니다. 

촉매 위에 산층을 도입함으로써 연구원들은 염소 이온의 존재 및 불용성 고체의 형성과 같은 해수 전기분해와 관련된 문제를 줄일 수 있었습니다. 이러한 접근 방식은 전기분해의 효율성을 보존할 뿐만 아니라 수돗물과 천연 담수를 포함한 다양한 유형의 물을 사용할 수 있는 기회를 열어줍니다. 국제에너지기구(International Energy Agency)가 지적한 것처럼 수소 수요가 증가함에 따라 이러한 개발은 지속 가능하고 풍부한 자원으로 전 세계 에너지 소비 요구를 충족하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.

파괴적 영향

에너지 및 폐기물 정화를 위해 수소 기반 재료를 활용하려는 추세는 산업이 환경 문제를 관리하는 방법에 있어 중요한 변화를 나타냅니다. 개인의 경우 청정 에너지원의 가용성이 높아지면 물만 배출하는 수소 연료 전지로 구동되는 자동차와 같이 보다 지속 가능한 생활 방식을 선택할 수 있습니다. 이러한 기술을 채택함으로써 기업은 운영 비용 절감 및 기업 책임 프로필 강화의 이점을 누릴 수 있으며 잠재적으로 폐기물 부산물을 귀중한 자원으로 전환할 수 있습니다. 더욱이, 이러한 변화는 수소 기술 인프라를 개발하고 유지하는 데 초점을 맞춘 새로운 부문에서 일자리 창출을 촉진할 수 있습니다.

정부의 경우, 연구에 대한 전략적 투자와 수소 생산 기술의 확장을 통해 국가를 신흥 녹색 경제의 리더로 자리매김할 수 있습니다. 수소 기술의 채택을 장려하는 규제 프레임워크를 설정함으로써 정부는 국가 탄소 배출량을 크게 줄이고 국제 기후 약속을 충족할 수 있습니다. 또한, 대중교통과 지방자치단체 서비스를 수소 전력으로 전환하는 것은 청정 에너지 도입을 위한 모델이 되어 민간 부문의 참여를 장려할 수 있습니다.

전 세계적으로 수소 기반 소재 및 기술로의 전환은 에너지 지정학을 변화시킬 가능성이 있습니다. 풍부한 재생 가능 에너지 자원을 보유한 국가는 수소 경제의 핵심 주체가 되어 화석 연료 수출 국가에 대한 세계의 의존도를 줄일 수 있습니다. 더욱이, 바닷물에서 수소를 생산하는 기술이 성숙해짐에 따라 청정 에너지에 대한 접근이 더욱 공평해질 수 있으며 잠재적으로 해안 및 섬 국가의 경제적 전망을 변화시킬 수 있습니다.

수소 기반 신소재의 시사점

새로운 수소 기반 물질의 광범위한 의미는 다음과 같습니다. 

• 수소 생산을 위한 전기분해에 전력을 공급하기 위해 태양광, 풍력 발전소 등 재생 에너지 프로젝트에 대한 투자를 늘립니다.
• 수소의 저장, 운송, 사용에 대한 새로운 안전 표준 및 규정을 개발하여 공공 및 환경 안전을 보장합니다.
• 자동차 산업의 초점이 수소 연료 전지 차량으로 전환되어 가솔린 및 디젤 자동차 생산량이 감소합니다.
• 수소 생산, 유통, 연료전지 기술 부문에서 새로운 일자리 창출, 노동시장 다각화.
• 충전소, 재생에너지원 등 수소 인프라를 통합한 도시 및 지역 계획을 통해 보다 깨끗한 도시를 조성합니다.
• 수소를 저장 및 그리드 수요 균형의 핵심 주체로 활용하여 에너지 부문을 혁신하고 에너지 안보와 독립성을 강화합니다.
• 재생 가능한 자원이 풍부한 국가가 청정 에너지를 필요로 하는 국가에 수출함으로써 수소에 대한 글로벌 무역 경로가 확장됩니다.
• 수소 기반 솔루션에 대한 인식과 가용성이 높아짐에 따라 보다 지속 가능한 제품과 에너지원을 향한 소비자 행동의 변화.

고려해야 할 질문

• 수소 연료로 전환하면 일상적인 통근 및 여행 습관이 어떻게 바뀔 수 있습니까?
• 개인과 기업은 수소 기술 채택 가속화에 어떻게 기여할 수 있습니까?