탈탄소 수소​

블루 수소라는 용어는 스팀 메탄 개질(SMR) 또는 기타 방법으로 천연가스 또는 석탄에서 생산되고 CO2와 분리되는 수소를 말합니다. 이 CO2는 탄소 포집, 활용 및 저장(CCUS)으로 격리되어 환경으로 방출되는 온실 가스를 줄입니다. 파란색은 오늘날 완전히 재생 가능한 그린 수소보다 비용이 전반적으로 저렴하고 상업적으로 실행 가능하면서도 매우 깨끗한 에너지 스트림을 나타냅니다. 

블루 수소는 CCUS가 없는 화석 연료에서 생산되는 회색 수소보다 탄소 집약도가 몇 배 적으며, 전기 분해로 재생 수소를 만드는 데 사용되는 공정보다 더욱 쉽게 확장하고 검증할 수 있습니다. 이러한 요인과 함께 충만한 탄화수소 공급 원료가 있다면 회사와 소비자, 특히 운송 및 중공업에서 단기적인 에너지 가격의 불확실성을 장기적인 지속 가능성 목표에 저울질하기 때문에 시장에서 블루 수소에 비용 이점을 가져다줄 수 있습니다.

기존의 화석 연료 기반 수소 생성 방법과 CCUS를 운영하려면 에너지, 자본 및 인력이 필요하며, 언제나 탄소 순배출량이 양성인 산업 공정이 있을 것입니다. 오늘날 블루 수소 생산자와 사용자의 주요 관심사는 안전성, 효율성 및 신뢰성입니다. 빠르게 증가하는 수요를 충족하기 위해 수소를 안정적으로 공급하려면 순도를 보장하고, 공정 단위를 정밀하게 제어하고, 최대한의 CO2 포집 비율을 달성하고, 저장 용량을 최적화하고, 에너지 및 유지 비용을 관리하는 것이 모두 필요합니다.

천연가스에서 수소를 제조하는 가장 일반적인 방법인 스팀 메탄 개질은 산업 규모의 상업용 블루 수소를 생산하는 데 필수적입니다. 스팀 메탄 개질은 공급 원료에서 수소를 분리하는 화학 촉매에 스팀을 엄청난 온도와 압력 하에서 적용하고, 탄소를 물에서 산소 원자에 결합시켜 부산물로 CO2를 만듭니다. 해당 공정의 처리량과 효율성을 확보하려면 개질기에 들어가는 증기와 탄소의 최적 비율을 유지하고, 촉매를 코킹으로부터 보호하고, 에너지 사용을 관리해야 합니다.

CCUS는 에너지 가치 사슬에 적용되는 다양한 온실 배출 감축 기술을 말합니다. 사용 빈도와 이해도가 높은 블루 수소의 탄소 포집 방법으로는 진공 스윙 흡착(VSA), 압력 스윙 흡착(PSA), 아민 기반 흡착이 있으며, VSA와 PSA의 경우 90% 이상의 포집비가 가능합니다. PSA 와 VSA의 과제는 비슷합니다. 매우 높은 사이클 속도에서도 안전성, 순도 및 신뢰성을 보장하는 것과 포집 효율성을 낮추는 누출을 방지하는 것입니다. 아민 기반 흡착은 탄소 포집 공정에 사용되는 화학 용매를 재생하는 데 필요한 에너지와 공정 자체의 효율 사이의 균형을 수반합니다.

탈탄소화(블루) 수소의 주요 장점은 비용을 절감하고 효율성을 유지하는 데 필요한 자동화 기술 유형이 이미 존재하며 상대적으로 저렴하다는 것입니다. 고급 공정제어 시스템, 온라인 장비 모니터링 및 질량 유량계로 증기와 탄소 비율을 정밀하게 제어하여 자동화를 통해 SMR 장치의 효율성과 수익성을 향상시킬 수 있습니다. 지속적인 화학 성분 분석으로 촉매의 수명을 연장할 수 있으며, 이는 상술한 CCUS 방법의 성능 향상에도 필수적입니다. 에너지 관리 정보 시스템(EMIS)을 에너지 관련 KPI 평가에 적용하면 수소 플랜트가 운영상 최적의 증기 및 전기 사용 목표를 쉽게 달성할 수 있습니다.