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Dec 31, 2023

집을 난방하기 위해 메탄을 수소로 대체하는 것은 나쁜 생각입니다.

헤리엇-와트 대학교 지속가능발전 부교수

헤리엇-와트 대학교 지속가능발전 부교수

Ran Boydell은 지속 가능한 건물에 대한 연구를 위해 영국과 스코틀랜드 정부로부터 자금을 지원 받았으며 스코틀랜드 생태 디자인 협회(SEDA)의 이사입니다.

Heriot Watt는 The Conversation UK의 회원으로서 자금을 제공합니다.

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수소는 연소 시 탄소를 배출하지 않는 에너지가 풍부한 가스입니다. 현재 천연가스(메탄)나 LPG(액화석유가스) 등 화석연료를 사용하는 대부분의 장비에 사용할 수 있다. 집에서는 가스 보일러, 히터, 밥솥 또는 이 세 가지 모두를 의미할 수 있습니다.

또한 휘발유로 운행할 수 있는 연소 엔진 차량에도 전력을 공급할 수 있습니다. 그리고 현재 석탄을 태워서 압도적으로 이뤄지고 있는 제강 등 중공업 공정에서도 충분한 열을 발생시킬 수 있다.

이러한 특성으로 인해 수소 가스는 기후 변화를 주도하는 화석 연료의 매력적인 대체품이 되었습니다. 하지만 집에 난방을 공급할 수 있을까요?

수소는 지구상에서 가장 풍부한 원소 중 하나이지만 다른 원소와 매우 쉽게 반응하기 때문에 순수한 수소는 대기 중 0.00005%에 불과합니다. 대신 수소를 추출하고 저장해야 합니다.

풍력, 태양광 및 기타 자원으로 생성된 재생 가능한 전기를 사용하여 물에서 수소를 분리하면 완전히 지속 가능한 에너지 순환을 만들 수 있습니다. 이를 '그린' 수소라고 부르지만 현재 전 세계 수소 생산량의 0.1%에 불과합니다. 화석 연료를 사용하여 수소를 만드는 것은 저렴하고 간단하지만, 녹색 수소를 대규모로 생산하는 데 필요한 인프라는 아직 구축되지 않았습니다. 그렇게 할 인센티브가 부족하기 때문입니다.

현재 전 세계적으로 생산되는 대부분의 수소는 화석 연료에서 추출되며, 그 중 절반은 메탄에서, 나머지는 석유나 석탄에서 추출됩니다. 화석 연료에서 수소를 추출하면 탄소가 방출됩니다. 전 세계 수소 생산량의 약 1%만이 CCUS(탄소 포집, 사용 및 저장)로 알려진 산업 공정의 적용을 받습니다. CCUS는 대부분의 탄소를 걸러내어(현재 최고 포집률은 약 90%) "청색" 수소를 생성합니다. .

대부분의 수소는 "회색"으로 표시되어 있으며, 탄소는 단순히 대기로 방출됩니다. 따라서 사용 시점에서는 깨끗할 수 있지만 수소 생산은 지구 가열에 기여하고 있습니다.

수소는 화석 연료의 친환경 대체재가 될 수 있는 잠재력을 갖고 있지만 이는 여전히 미래 전망입니다.

가정 난방과 온수의 탈탄소화를 위해 영국의 최근 에너지 안보 법안에서는 가스 보일러를 대체할 열 펌프를 홍보했습니다. 유럽과 북미의 대부분의 국가도 동일한 조치를 취했습니다.

열 펌프는 거꾸로 냉장고처럼 작동하여 공간 밖으로 열을 밀어내는 것이 아니라 내부로 열을 밀어냅니다. 히트펌프가 그토록 유용한 이유는 한 단위의 전기를 두 개 이상의 열 단위로 변환할 수 있기 때문입니다. 이를 성능 계수 또는 COP 2라고 합니다. 이에 비해 가스 보일러의 COP는 약 0.9입니다. 수소를 태우면 이 수치는 훨씬 더 낮습니다. 아마도 0.5 미만일 것입니다.

이 법안은 2028년까지 매년 600,000채의 주택에 열 펌프를 설치한다는 목표를 설정했습니다. 정부에 자문을 제공하는 독립 기관인 영국 기후 변화 위원회(UKCCC)는 2050년까지 가정 난방의 52%가 열 펌프에서 나올 것으로 예상합니다. 이들 주택 중 가스 공급망이 점진적으로 분리될 것입니다.

동시에 창문, 벽, 다락방에 단열재를 설치하여 가정의 에너지 효율성을 더욱 높이는 것이 장려되고 있습니다. Passivhaus 표준(초저에너지 건축에 대한 국제 벤치마크)으로 개조하면 공간 난방에 대한 평균 에너지 수요를 최대 75%까지 줄일 수 있습니다.

새로 짓는 주택에는 더욱 엄격한 규칙이 적용됩니다. 스코틀랜드에서는 건축 규정에 따라 2024년 이후에 건축된 주택에 가스 보일러 설치를 금지할 예정이며 최근 Scottish Passivhaus와 동등한 표준을 도입하는 법안이 통과되었습니다.