탄소중립 친환경 에너지와 이퓨얼 [e-fuel]-1

연료의 주입구 [출처-포르쉐]

환경 문제와 지속 가능한 에너지에 대한 관심이 증가하면서, 전기 에너지를 화학 에너지로 변환하여 저장하는 'e퓨얼(e-fuel)'이 주목받고 있습니다. 이번 블로그에서는 e퓨얼의 개념과 제조공정에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

1. 개념
'e퓨얼'은 전기 에너지를 통해 물을 수소와 산소로 분리하여 대기 중의 이산화탄소나 질소와의 화학적 반응으로 만들어진 합성연료를 말합니다. 대표적인 e퓨얼로는 수소, 메탄, 암모니아 등이 있으며, 이들은 재생 가능한 에너지 원을 활용하여 생산된 전기를 화학 에너지로 전환하여 만들어집니다.

2. 제조공정
- e퓨얼은 일반적으로 물(H2O)과 이산화탄소(CO2) 및 전기를 사용하여 생산됩니다.
- 원자재로 사용되는 이산화탄소는 대기에서 또는 산업 프로세스에서 발생하는 배출가스에서 추출할 수 있습니다.
- 전기분해 공정을 통해 합성연료를 생산하며, 이 과정에서 발생하는 전기 에너지는 친환경 에너지원인 풍력, 태양광, 수력 등 재생에너지로부터 얻을 수 있습니다.

e-fuel 의 순환 사이클

- 대표적인 합성연료 e퓨얼
수소: 전기분해(electrolysis)를 통해 물(H2O)을 수소(H2)와 산소(O2)로 분리한다. 그다음 수소를 고압 저장(compressed hydrogen) 혹은 액화하여(cryogenic liquid) 저장 및 운송을 합니다.
메탄: 전기 분해로 얻어진 수소(H2)와 이산화탄소(CO2)를 반응시켜 메탄(CH4)을 생산하는 합성화학 과정인 'Sabatier' 과정을 거친다. 이 과정에서는 CO2가 환원되면서 메탄이 생성됩니다.
암모니아: 전기분해로 얻어진 수소(H2)와 공기 중의 질소(N)를 반응시켜 암모니아(NH3)를 합성하는 '하버-보쉬 (Haber-Bosch process)' 과정을 이용하여 암모니아 연료를 얻을 수 있습니다.

수소와 탄소를 이용하여 메탄연료를 제조

3. e퓨얼의 활용 전망
- e퓨얼은 기존 내연기관 자동차 및 항공기, 선박 등에 대한 친환경 연료로 사용 가능하므로, 기존 인프라를 크게 변경하지 않고 화석연료의 대안으로써 활용할 수 있습니다.
- 이산화탄소를 활용하고 재생 에너지를 사용하는 과정으로 온실가스 배출을 줄일 수 있어 기후 변화 완화 및 지속가능한 발전에 기여할 수 있습니다.
- e퓨얼 시장은 국제 항공 사업, 해운 사업 등 넓은 영역에서 확대될 것으로 예상됩니다.

현재는 연구 및 개발이 활발히 진행 되고 있고, 일부 상용단계에 있습니다. 대량생산과 기술 발전을 통해 친환경 연료로서 실생활에 도입되는 날이 머지않은 미래에 올 것으로 기대합니다. 감사합니다.