10222 손예은 - 저는 '기후 불황에서 살아남기, 지금 우리 지구는..?' - 홍종호 교수(차이나는 클라스)라는 영상을 추천합니다. 경제, 질병과 기후사이의 다양한 영향과 여러 관련된 해외사례를 함께 다루고 있기 때문입니다.

선정 이유는 신재생에너지가 단순한 기술적 발전을 넘어 사회 전반에 걸쳐 거대한 변화를 가져올 것이라는 깊이 있는 통찰을 제공하기 때문입니다. 토론 주제를 선정하고 다양한 관점을 분석하는 데 있어, 에너지 전환의 기술적 측면뿐 아니라 경제, 사회, 문화적 파급 효과까지 폭넓게 다루는 이 책이 매우 유용할 것이라 판단했습니다.

이 영상은 네덜란드 등에서의 신재생에너지 호텔, 기후변화 대응 도시 사례 등 다양한 실제 적용 공간을 영상으로 생생하게 보여준다. 고등학생 시청자들이 직접 유럽의 재생에너지 적용 현장을 체험하고 분석한 영상으로, 본인의 또래가 경험한 시각이라 몰입도 높고 공감도 많이 되기 때문에 이 영삭을 추천한다

기후변화 대응 필요성
영상에서 강조하듯, 기후변화의 주범인 탄소 배출을 줄이기 위해 태양광, 풍력 등 친환경 재생에너지로 전력을 전환해야 한다는 메시지를 전하고 있습니다.

전력 전환의 중요성
우리나라가 현재는 낮은 비중에 머물러 있지만, 핑계가 아니라 실천을 통해 대대적인 전환이 필요하다는 시사점을 전달합니다.

심화 탐구 주제- 풍력발전이나 태양광 발전에 비해 조류발전이 상용화되지 않는 이유는 무엇일까?

탐구 내용- 조류발전은 조수간만의 차에 의해서 발생하는 해수의 높은 유속을 이용하여 에너지를 상선하는 발전으로써 수평 유체 흐름을 회전운동으로 변환시켜 전력을 생산한다.

조수간만에 의해 밀물과 썰물이 발생하며 조수간만의 차가 심할수록 유속이 빨라지는 지역에서 적용이 가능한 발전 시스템이다.

문제는 조류가 빠른곳에 시스템을 설치해야 하다보니, 지탱해야 할 구조물 무게와 규모가 상당해야 하고 이 거대한 구조물을 상당한 기술력과 많은 비용이 수반할수 밖에 없다는 것이다.

실제 사례로, 울돌목 조류 발전소 설치과정에서도 물의 흐름이 원할하지 못해 결국 빠른 조류로 인해 작업 구조물이 진도대고를 들이받는 아찔한 사고가 발생한 적이 있다. 또한 비용도 많이 들어가는데, 산업자원부의 발전 허가가 있기 전 까지 모두 시험 발전 시설에 해당하므로 시험 발전이 완료되면 구조물을 철거해야 하는 경우가 대부분이라 시설보다 철거에 더 많은 기술력과 비용이 들어간다. 바다 에너지 자체는 좋으나, 이러한 이유들로 상용화는 아직 먼 얘기로 보여진다.

느낀점- 전날 토론에서 ‘조력 발전소 설립‘ 에 대한 주제에 찬성측으로 토론을 진행했었다. 그 때는 장점만을 찾아보고 생각하면서 조류발전소가 설립되는것이 무조건 더 낫다고 생각했다. 그런데 의문점이 든 것은, 조류발전이 다른 발전에 비해 상용화 되지 않는다는것이였다. 그리하여 나는 이 점을 심화 탐구 주제로 설정하고 더 알아보았다. 일단 첫번째는 상당한 기술력,비용,거대한 규모였다. 설치가 되었을 때 장점 만 생각했었는데 이런점을 알게 된 후 내가 알던 내용들이 전부가 아니었다는 것을 느꼈다.

무엇보다 두 번째로, 실제 사고가 발생했다는 점이 크게 다가왔다. 사고를 또 반복하지 않으려면 더 많은 연구와 기술력이 필요하기 때문에 상용화 되지 않은 이유가 납득이 되었다.

나를 이를 통해 여러면에서 주제를 바라보아야 한다는 점을 깨닫게 되었고 조류 발전에 관한 더 많은 것을 알아보고 싶다는 생각이 들었다.

세특에 기록되기 원하는 내용- 나의 문제점을 되돌아 보고 깨달는 것과 ‘조류발전’이라는 키워드에서 여러 주제를 탐구한 내용이 기록되면 좋겠다.

심화탐구주제: 풍력에너지는 언제부터 시작했고, 어떤 과정으로 발전해왔을까?

탐구내용: 인류는 약 5500여 년 전부터 바람에너지를 널리 사용해왔다. 물을 퍼올리거나 곡식을 빻는 것 등에서 쓰였다. 고대 페르시아, 알렉산드리아 등에서 풍차를 활용했다는 기록이 남아있다.

풍력에너지를 전기생산에 활용한 최초의 발전기는 1887년 스코틀랜드에서 제임스 브리드가 제작한 배터리충전용 설비이다. 근대식 수평축 풍력발전기는 1931년 구소련에 건설됐다. 최근에는 유럽이나 미국 말고도 아시아 국가들의 성장세가 두드러진다.

우리나라의 풍력발전은 1975년 제주도에서 가동을 처음 시작했는데 이후 다양한 풍력 발전 단지가 조성되었으며 1998년 제주 행원 풍력 발전단지가 상업운전을 시작하며 본격적 발전이 이루어졌다. 2000년대 이후부터 풍력 발전 기술은 지속적으로 발전하며 강원, 경북 산간 지역과 제주 지역에 널리 퍼졌다.

느낀점: 풍력에너지 발전은 네덜란드 같은 유럽에서 최초로 등장한 거라고 생각했는데, 몇 천 년 전 고대 국가들에서부터 시작된 유서깊은 기술이라니 신기했다. 풍력 에너지 발전은 아주 오래전부터 해왔던 에너지 발전 방식인만큼 앞으로도 안정적으로 전기를 생산할 수 있을 거라는 생각도 들었다. 또한, 풍력 에너지 발전이 앞으로 더 발전해서 도시에서도 사용할 수 있었으면 좋겠다고 생각했다. 현재는 소음 문제 등으로 산간, 해안 지대에만 설치할 수 있지만 기술이 더 발전한다면 그런 문제들도 해결할 수 있지 않을까? 이렇게 친환경적인 에너지를 전력이 가장 많이 필요한 도시에서 사용할 수 없다는 건 안타까운 일이다.

세특에 기록되기 원하는 내용: 풍력에너지의 발전역사에 대해 자세히 알아보았으며, 풍력에너지의 장단점에 대해 알게 됨. 또한, 풍력에너지를 비롯한 재생에너지의 중요성과 필요를 느낌.

심화 탐구 주제: 연료전지와 다른 신재생 에너지들의 장단점 비교

탐구내용: 환경오염이 심화되고 화석연료의 고갈로 신재생 에너지의 관심이 급증함으로써 나는 신에너지들중 하나인 연료전지에 장점과 단점을 다른 신재생 에너지와 비교하여 심화탐구를 진행하였다. 우선 연료전지는 수소를 에너지원으로 사용함으로써 높은 에너지 밀도를 가진다. 그래서 다른 태양, 풍력 에너지는 얻은 에너지를 저장하기 위해 넓은 공간이 필요한 반면, 연료전지는 작은부피에 많은 에너지를 저장할 수 있는 장점이 있다. 또한 수소만 공급되면 작동할 수 있어 자연환경에 영향을 받지않고 계속 24시간 동안 사용이 가능하다. 마지막으로 대형설비가 많아 소규모 적용에 한계가 있는 태양, 수력, 풍력 에너지와 달리 소형부터 대형까지 다양한 규모에 적용 가능한 연료전지는 활용도가 무궁무진하여 앞으로 우리 삶의 많은 변화를 줄 수 있을 것으로 예상된다.

느낀 점: 원래 신재생 에너지를 들으면 태양광이나 풍력발전만 떠올렸었는데 이번 탐구를 통해 높은 에너지 효율과 친환경성을 가지고 있느냐 연료전지에 대해 더 잘 알게 되었고 앞으로 더욱 중요해질 기술 같다고 생각했다. 더 효율적인 사용을 위해 기술의 발전과 인프라 확충이 필수적이고 지속적인 연구가 진행되어야 할것 같다고 느꼈다.

세특: 신재생 에너지 중 연료전지의 장단점을 분석하고 미래 에너지 산업에서의 활용 가능성을 탐구한 것

심화 탐구 주제: 수력에너지가 기후 대응에 효과적이다

탐구내용:

모둠 주제인 수력에너지에 대해서 상세히 알아보는 시간을 가졌다. 모둠원끼리 서로 주제에 관한 세부적인 소주제를 나눠서 조사하고 피피티에 정리하기로 했다. 소주제는 기후변화 심각성•수력에너지 정의,원리•수력에너지가 쓰이는 경우•수력에너지가 기후변화 대응에 효과적인 이유로 정했고 나는 기후변화 심각성에 대해서 조사했다.

기온 상승은 산업화 이후에 약 1.5’C 이상 상승하였고 지구 표면 온도는 1.6’C 상승했다. 해수면 상승은 빙하와 극지방 지역이 녹으면서 해수면이 상승하는 것이다. 생태계 파괴는 지구 온난화로 인해 서식지가 없어지면서 멸종되거나 추운 지역에 살던 동물들이 더 추운 곳으로 이동하면서 먹이사슬 구조가 꼬이는 경우도 생긴다.

내가 정리한 것과 친구들이 정리한 것을 합쳐서 피피티로 만드는 역할을 내가 맡기로 했다. 피피티에 내용을 기입하기 전에 모둠 친구들이 정리한 것을 한 번 더 정리해서 내용에서 불필요했던 부분을 지우고 보충이 필요한 부분에 대한 건 다시 조사해서 보충하는 식으로 진행하게 됐다. 피피티에 정리하면서 한 번 더 되짚어보고 맞는 말인지 점검하다 보니 수력에너지가 현재와 미래에 어떠한 영향을 미치는지 제대로 이해할 수 있었다.

마지막으로 피피티를 작성하는데 내용이 조금 빈약해보이는 면이 없지 않아 있어서 하나의 소주제를 더 추가하여 조사하기로 했다. 그 한 장을 더 작성하기 위해서 모둠장인 시예와 함께 같이 조사하고 작성하게됐다. 추가된 내용은 수력에너지가 실제로 활용되고 있는 사례를 조사하게됐고 대한민국의 사례와 외국의 사례를 정리하였다.

느낀점:

모둠 주제인 수력에너지에 대해 알아보는 시간을 가져보니깐 다양한 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 기술 가정 시간에 배웠던 신재생에너지도 새롭고 재미있었는데 배웠던 것에서 또 다른 요소를 알아볼 수 있어서 유익하고 흥미로웠던 수업시간이였다고 생각한다. 또 배웠던 것들을 이번 수업시간에서도 써먹을 수 있어서 한 층 더 쉽게 이해할 수 있었던 거 같다. 피피티 자료를 만드는데 생각보다 쉽지 않아서 답답하기도 했지만 모둠장인 시예가 도와줘서 빠르고 깔끔하게 만들 수 있었던 거 같다. 이 수업을 바탕으로 대한민국엔 어떠한 수력발전소가 있는지, 수력에너지가 어떻게 쓰이고 있는지를 알아보고 해당되는 장소를 찾아가서 배우거나 조사했었던게 어디있는지 탐구해보는 활동을 해보고 싶다.

세특에 기록되기를 원하는 내용:

모둠원과 나눈 역할을 수행하고 피피티를 제작하는 역할을 했다. 또한 교과수업인 기술 가정 수업때에 배운 것을 바탕으로 대한민국엔 어떤 수력발전소가 있고 수력에너지를 어떻게 활용하고 있는지를 알아보고 조사했었던 기술이나 이론이 어디에 있고 어떠한 역할을 하고 있는지에 대해 탐구해보는 시간을 별도로 가지기로 했다.

모둠 주제: 지열 에너지

심화 탐구 주제: 지열에너지 기반 병원 및 제약 시설의 친환경 에너지시스템 (히트펌프시스템 이용 사례)

탐구 내용: 약물 보관, 의료기기 운영 등 많은 에너지를 사용하는 병원과 제약 시설에서 에너지 효율을 높이고, 친환경적 에너지 시스템을 구축하기 위해 지열 에너지를 이용하고 있다.

  미국 캘리포니아 대학교(UCLA) 메디컬 센터의 사례: 지열 히트펌프 시스템을 이용해 병원 내 냉난방 및 온수 공급을 운영중이다.기존 에너지 소비를 크게 줄이고, 운영 비용 절감과 함께 온실가스 배출도 감소시킨 효과가 드러났다. 안정적인 온도 조절로 민감한 의료 장비와 약물 보관에 적합하다.

  히트펌프 시스템의 원리: 히트펌프 시스템이란, 열을 저온에서 고온으로 이동시키는 장치를 말한다. 원리는 냉매의 순환을 통해서 작동하는데, 단계적으로 정리하면

1.냉매는 증발기에서 외부로부터 열을 흡수하여 증발함  2.압축기에서 고온, 고압 상태로 응축기에 전달되며 열을 방출함

3.팽창 밸브를 통해 감압된 냉매는 다시 증발기로 돌아가 사이클을 반복함.

느낀점: 지열에너지의 종류와 원리에 대해 배우던 중 이러한 지열 에너지가 실제 우리 생활 속에서 어떻게 활용되고 있는지 궁금해졌고, 병원이나 제약 시설 등에서 어떻게 활용되고 있는 지 조사함으로써 그 궁금증을 해결하게 되었다. 평소 내가 흥미를 가지고 있던 바이오/ 의료약학 분야에 신재생 에너지가 어떻게 활용되고 있는지 찾아보았고, 그 과정에서 내 관심 분야에 더 가까워질 수 있었다. 아직까지는 이 분야에 지열 에너지가 활용된 사례가 많지는 않았지만, 앞으로 더 많은 발전과 개발이 이루어져 적극적으로 활용되면 좋을 것 같다고 생각했다.

세특에 기록되기 원하는 내용: 지열에너지의 종류와 원리에 대해 배운 뒤 평소 관심분야인 바이오/의료약학 분야에는 지열에너지가 어떻게 활용되고 있는지 궁금해져 지열에너지 기반 병원 및 제약 시설의 친환경 에너지 시스템에 대해 조사하고 탐구했다는 내용과 아직까지는 많은 활용 사례가 없지만 앞으로 더 많이 개발되어 이 분야에 신재생 에너지가 널리 활용되길 바란다는 내용이 기록되면  좋을 것 같습니다.

탐구 내용: 이 탐구에서는 신에너지 중 내 진로와 가장 밀접한 수소에너지에 관해 탐구 할 것이다. 수소에너지는 말 그대로 수소를 이용하여 에너지를 만드는 것이기 떄문에 많은 양의 수소를 필요로한다. 그 중 수소에너지의 기본 재료가 되는 수소 생성에 관해 더 자세히 공부하였다. 수소 생성 과정 중 물의 결합을 인공적으로 끊어내어 수소를 대량으로 생산하는 물의 전기분해라는 방법에 관해 공부하였다.

그러나 일반적으로 물을 분해하기에는 어려움이 있었다. 물은 강한 공유결합을 이루고 있어 이를 고의적으로 끊기 위해선 많은 에너지를 필요로한다. 그래서 물은 대부분 2000도 이상에서 분해되기 때문에 일반적으로 열에만 노출됨으로서는 필요 반응이 이루어지기까지 꽤 오랜 시간이 걸린다. 따라서 이를 해결하기 위해 반응의 최소 진입 장벽 활성화 에너지를 고의적으로 낮춰 화학 반응의 속도에 도움을 주는 촉매라는 물질을 사용하게 되었다. 이를 전극 재료라 하며 전극 재료는 수소 발생 속도를 크게 높여주어 수소 생산에 큰 도움을 주었다. 또한 이 과정의 중심인 전기 분해를 통해 수소와 산소의 산화 환원 반응 통해 수소 기체를 생성하기 위해 전해질 또한 사용하였다. 그러던 중 물의 전기분해 실험에서 촉매의 종류가 하나가 아니라 여러 개라는 것을 알게 되었고 모든 촉매가 같은 정도의 영향을 주는지 궁금해졌다.

그래서 물의 전기분해를 통한 수소 생산 과정에서 서로 다른 전극 재료가 수소 발생량에 각각 어느정도의 영향을 주는지 가설을 세우고 이를 확인해보고자 하였다. 이를 위해 백금, 니켈, 구리, 알류미늄 총 4개의 촉매 역할을 하는 전극을 사용하여 동일한 조건에서의 물의 전기분해 실험에서 일정 시간 동안 발생한 수소 기체의 부피를 비교하였다. 결과를 보기 전 처음에는 다 같은 촉매 역할을 수행하기 때문에 어떤 촉매이든 간에 다 같은 양의 수소기체를 발생시킬 것이라 생각했다. 가설의 답을 밝혀내기 위해 4개의 전극에 대한 실험을 반복하여 각각 수소 발생량에 어떻게 영향을 미치는지를 분석하였다. 그 결과 백금, 니켈, 구리, 알류미늄 순으로 수소 기체 발생이 높았았다는 결론이 도출되며 모든 촉매의 효율성이 같을 것이라는 가설이 틀렸음이 입증되었다. 이에 대한 이유를 찾아보니 크게 2가지 정도가 있었다. 첫번째는 과전압 때문이었다. 물의 전기 분해 실험에서는 여러가지 변인들로 인해 이론적인 전압보다 더 큰 전압을 필요로 하는 경향인 과전압이라는 것이 있다. 그러나 백금 같은 경우는 과전압이 낮아 반응이 쉽게 일어날 수 있었다. 두번째는 촉매 활성도 때문이다. 사실 화학 반응이 일어나려면 전이상태에 도달해야한다. 전이상태에서는 모든 분자들을 구성하는 원자들이 다 따로 존재하는 상태가 되어 이후 이들이 다시 새로운 결합을 형성하여 화학 반응이 일어나게 되는 것이다. 이 과정에서 백금이 수소이온과 잘 붙어 가장 잘 전이상태를 형성해주기 때문에 반응이 가장 빠른 것이었다.

느낀점: 이 탐구를 통해 물의 전기분해 실험에서 촉매역할을 하는 전극 재료에 따라 수소 생산의 효율이 달라질 수 있음을 알게되었다. 이에 따라 백금보다 더 효율적인 촉매 물질이 있을 수도 있겠다는 생각도 들며, 더 좋은 촉매를 찾아내어 더 효율적인 수소 생산을 하는데 기여하고 싶다는 생각도 들었다. 물의 전기 분해 과정에서 전류를 흘리기 위해 전해질을 물에 풀어서 전류를 발생시킨다는 사실을 처음알게 되었다. 특히 전기화학 분야는 전에 자주 공부 했었던 분야가 아니라 살짝 걱정 했었지만 막상 써보니 나쁘지 않게 써졌다. 또한 다양한 화학적 개념들을 실제 현상에 적용해보며 많은 분야에서 화학이 크게 자리잡고 있음을 체감할 수 있는 기회가 되었다. 실제로 이 실험을 수행해보고 싶었지만 실험에 필요한 장비와 시간 등 많은 제약이 있어 결과를 스스로 도출해내지 못하고 다른 사람의 실험결과를 바탕으로 결과를 내는 수 밖에 없었다. 이 부분은 살짝 아쉬웠지만 이러한 과정 또한 미래 진로에 큰 도움을 주는 활동이 될 것이라는 생각이 들며 재미있게 보고서를 작성하였다.

세특에 기록되기 원하는 내용: 나의 진로 분야는 화학 분야로서 이 탐구에서도 화학적인 내용을 많이 포함시켰다. 특히 물리화학적인 부분과 전기화학적인 부분을 주체적으로 적어보며 화학 반응의 과정 속 개념들을 다시 공부해보는 시간을 가졌다. 이로서 전보다 더 구체적이고 많은 개념들을 알게되어 사고의 폭이 훨씬 더 넓어지게 되었다. 이러한 자세를 유지하여 미래 나의 진로에 한발 더 다가갈 것이다.

심화 탐구 주제: 수력 에너지가 기후 변화 대응에 효과적이다

탐구 내용: 처음에는 기후 변화 심각성에 대한 이야기를 제시하고 따라서 수력 에너지와 같은 신재생에너지 도입이 필요하다는 내용을 이어 자연스럽게 연결했다. 이러한 수력에너지가 생산되는 경우와 실제 사례까지 직접 찾아 봤다. 또한 수력에너지의 정의와 원리를 찾아보고 작성함으로써 뒤에 탐구한 내용이 이해가 더 잘 되었다. 실제 사례의 경우, 미국과 스위스 그리고 한국의 수력발전소를 예로 들어 설명했다. 심화 탐구 주제인 '수력 에너지가 기후 변화 대응에 효과적이다'를 요즘 환경문제의 가장 큰 요인으로 떠오르는 온실가스 배출의 감축으로 환경에 긍정적이다라는 내용을 강조하였다. 또 고발되기까지 얼마 남지 않은 화석 연료와는 다르게 안정적이고 지속적인 에너지를 공급할 수 있다는 내용을 더해서 기후 변화 대응에 효과적이라는 말을 덧붙였다.

느낀 점:신재생 에너지인 수력 에너지에 대해 알아보며 생각했던 것보다 훨씬 더 환경, 즉 요즘 가장 문제가 되고 있는 기후 변화와 밀접한 관계가 있다는 것을 알게 되었다. 기후변화의 대응이자 대안으로 떠오르는 신재생 에너지가 사실상 기후 변화에 가장 영향을 받는 에너지원이라는 것을 알게 되었기 때문이다. 그래서 장점만 보면은 당장이라도 시행하는게 좋을 거 좋다는 생각이 들었지만, 그만큼 기후에 영향을 받아 높은 효율을 내지 못한다는 단점으로 여러 기업들이 신재생 에너지를 지양하는 점을 이해하게 되었다. 하지만 화석연료의 사용은 부정적인 영향을 가져다 주기 때문에 대기업에서 높은 비용과 낮은 효율이라는 부담을 짊어지고 신재생 에너지를 통해 제품을 생산한다든지 단점이 개선된 신재생 에너지를 개발해줬음 좋겠다는 생각이 들었다. 그래서 신재생 에너지에 대해 관심을 갖고 신재성에너지 사용에 대한 지지를 동기부여할만한 여러 교육 프로그램, 포스터, 시각 매체 자료가 제작되었음 좋겠다는 생각 또한 들었다.

세특에 기록되기 원하는 내용: 과학시간에 배운 태양에너지가 신재생에너지였다는 점이 신기했고, 이런 태양에너지를 어떻게 우리가 발견하고 활용하기까지 어떤 과학적 원리가 사용되었지 궁금해졌다. 환경적으로 긍정적인 영향을 끼치는 신재생 에너지에 대해 다같이 열심히 찾아보고 공유하면서 더 깊이 있게 알게되는 시간이 있어서 좋았다.

심화 탐구 주제: 수소 에너지의 종류와 장단점, 원리

탐구내용:

1)블루수소:화석 연료를 개질해 수소를 생산하는 과정에서 발생하는 CO2를 포집 및 저장해 제거한 친환경 수소이다. CO2 배출량이 그레이 수소보다 적으나 그동안 CCS 기술의 발전이 없어서 경제성이 떨어진다.

2)그린수소:신재생에너지를 이용해 물 전기분해하여 얻는 수소이다. 사례로는 제주도가 있는데, 경제성이 안좋다. 생산단가는 kg당 20000원인데, 판매가는 kg당 15000원으로, 팔수록 판매자만 손해보는 구조다.

3)그레이 수소는 화석연료를 통해 생산되는 수소로, 천연가스를 고온의 증기와 반응시켜 수소를 추출하는 스팀메탄 개질방식을 이용한다. 생산 비용이 저렴한 덕분에 현재의 수소 생산의 대부분을 차지하나 탄소 배출량이 높아 친환경적이지 않다는 비판을 받는다.

수소 에너지의 장점)수소 에너지는 다른 에너지원에 비해 얻는 것이 쉽고 재활용이 가능하며 효율이 높다. 또, 수소 에너지는 재생 에너지의 잉여 전력을 싸고 효율적으로 저장함으로써 안정적인 에너지 공급이 필요한 산업•수송 분야의 에너지 전환을 가능하게 한다.

수소 에너지의 단점)고압 탱크나 극저온 저장과 같은 현재의 저장 방식은 비용이 많이 들고, 안전 문제가 발생할 수 있다.수소 생산, 유통 및 활용을 위한 인프라는 다른 에너지원에 비해 제한적이다. 경제성이 다른 신재생에너지와 마찬가지로 떨어져서 상용화가 쉽지 않다.

수소 에너지의 원리:수소 에너지는 수소와 산소의 화학 반응을 통해 전기를 생산하고, 이때 부산물로 물만 발생시켜 얻는다. 수소는 연료전지에서 산소와 반응하여 전기를 만들거나, 연소시켜 열에너지를 얻을 수 있다.

느낀점:수소는 그냥 종류가 한 가지만 있는 줄 알았는데, 다양한 종류의 수소 에너지가 있어서 놀라웠다. 이러한 탐구를 통해 수소 에너지는 아직 좋다, 나쁘다로 확실한 답을 내기가 쉽지 않다는 사실을 알게 되었고 수소 에너지의 상용화를위해 아직 해결해야할 과제가 많다는 것을 알게 되었고 지속가능한 미래에 대해 고민하게 되었다. 또 수소가 우리 주변에 흔하다 보니까 제한이 적을 줄 알았는데 인프라가 제한적이래서 의외였다.

또, 화학적 원리를 이용하여 에너지를 생산하는 방식이라서 흥미로웠다. 내가 희망하는 진로는 화학공학과인데, 이 분야와 연관지을 수도 있다는 생각이 들었다.

세특: 수소 에너지의 여러 종류에 대해 탐구하며 각각의 특징을 알아보고 수소 에너지의 장단점을 알아보며 주제를 균형잡힌 시선으로 알아봄. 수소 에너지의 화학적 원리를 탐구하며 본인의 희망 진로(화학공학과)와 관련된 지식을 높임.

심화 탐구 주제: 그린 수소의 생산 원리, 우수성 및 응용 사례

I. 탐구 내용

     한국민족문화대백과사전에 따르면 신재생에너지란 현 시대에 화석 연료를 대체하는 무공해의 재생 가능한 에너지를 뜻한다. 그리고 신재생에너지는 연료 전지, 수소 에너지, 석탄 액화 및 가스화 총 3가지의 신에너지와 8가지의 재생에너지, 태양열, 태양광, 풍력, 수력, 해양, 지열, 바이오, 폐기물 에너지를 통틀어 이르는 말이다. 이 중 나는 전기차와 수소 자동차의 경쟁으로 주목받고 있는 수소 에너지에 대해 탐구해보고자 한다.

     수소는 생산 방식과 친환경성 정도에 따라 그레이수소, 블루수소, 그린수소로 구분된다. 현재 생산되는 수소의 약 96%를 차지하는 그레이수소는 천연가스 개질 방식을 통해 생산된다. 천연가스 개질 방식은 천연가스의 주성분인 메탄과 고온의 수증기를 촉매화학반응을 통해 수소와 이산화탄소로 전환하는 방식이다. 따라서 1kg의 수소를 생산하는 데 10kg의 이산화탄소가 배출되기 때문에 친환경성과는 거리가 멀어 그레이수소라는 이름이 붙게 되었다. 블루수소는 그레이수소와 동일하게 천연가스 개질 방식을 통해 생산된다. 하지만 블루수소를 생산하는 과정에서 발생하는 이산화탄소를 그대로 대기로 방출하는 것이 아니라 이산화탄소를 포집하여 저장하거나 활용하는 기술인 CCUS 기술을 활용한다. 따라서 그레이수소와  같은 생산 방식을 이용함에도 불구하고 블루수소는 그레이수소보다 더 친환경적으로 생산된 수소인 것이다. 그린수소는 탄소 배출이 없는 수소를 뜻하며, 태양광을 흡수할 수 있는 전극을 물에 담근 후 전기로 물을 분해해 수소를 얻어내는 방식이 대표적이다. 하지만 태양광과 물에 의해 전극이 쉽게 부식되기 때문에 보호막을 씌움으로써 이를 방지할 수 있지만, 이러할 경우, 전기 전도율이 떨어져 수소 생산 효율이 낮아지기 때문에 아직 그린수소의 시대는 도래하지 못하고 있다.

     현재 화석연료가 고갈될 위험에 처해있는 반면에, 수소는 우주 질량의 약 75%를 차지하는 가장 풍부한 원소로써 고갈될 우려가 거의 없다. 또한 태양 에너지나 풍력 에너지와 같은 재생 에너지가 공간의 제약을 받는다는 단점을 보완해줄 수 있는 신에너지이기도 하다. 재생 에너지와 달리 대용량의 에너지를 장기간 저장할 수 있다는 것도 수소 에너지의 큰 장점이다. 에너지 수입 비율이 높은 우리나라에서는 수소에너지를 통해 장기적인 자립적 에너지 체계를 구축할 수 있기도 하다.

     우리 사회는 기후 위기에 대응하고 에너지 자립을 이루기 위해서 수소 에너지를 적극 활용해야 할 것이며, 그 중 그린수소 사용을 확대하는 것은 선택이 아닌 필수이다. 실제로 그린수소를 사용하고 있는 다양한 사례들이 있는데, 현대의 넥쏘 자동차도 수소와 산소가 만나서 생기는 전기에너지를 사용하며 탄소를 배출하지 않는다. 또한, 원전사고가 일어났던 일본 후쿠시마에서는 그린 수소 생산 프로젝트가 진행되고 있으며, 이곳에서 생산된 에너지는 도쿄 올림픽 선수촌 수소 버스와 연료전지차량에 공급되었었다.

II. 느낀 점

신에너지 중 수소 에너지는 그 자체로 좋은 것이 아니라 생산 방식에 따라 그레이수소, 블루수소, 그린수소로 나뉘고 각각 미치는 환경적 영향에서 차이가 있다는 것을 새롭게 알게 되었다. 이번 탐구를 통해 수소 에너지의 생성 원리를 세부적으로 탐구할 수 있었어서 유익한 정보를 얻은 것 같다. 일본에서 수소를 생산해 도쿄 올림픽 선수촌에서 활용했다는 뉴스 기사를 보고, 그린수소가 상업화될 만큼 생각보다 많이 발전해 있다는 생각이 들었다. 현재, 블루수소를 가장 현실적인 대안으로 여기고 있지만, 그린수소 기술의 발전을 촉진하고 효율을 높이는 연구가 활발히 이루어져 탄소 중립 사회에 더 가까워질 날이 왔으면 좋겠다.

III. 세특에 기록되기 원하는 내용

수소 에너지의 생산 방식과 친환경성에 따라 그레이수소, 블루수소, 그린수소로 구분되는 원리를 탐구함. 탄소중립 사회의 실현을 위해 그린수소의 필요성을 주체적으로 인식하고 비판적 사고력을 기르는데 힘 씀.