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17%의 전환 효율을 달성한 태양 - 수소 에너지 시스템



(Sophia Haussener, leading the project, Saurabh Saurabh Tembhurne and Fredy Nandjou. Credit: Marc Delachaux / EPFL)


 많은 연구자들이 태양 에너지를 이용해서 열이나 전기 에너지 대신 수소를 생산하려고 시도하고 있습니다. 태양 에너지를 수소의 형태로 보존하면 불규칙한 에너지 공급 문제도 해결되고 차세대 청정 에너지인 수소를 대량으로 얻을 수 있기 때문입니다. 현재 생산되는 수소의 대부분은 천연 가스 같은 화석 연료에서 나오기 때문에 이를 대신할 방법 없이는 수소 에너지는 사실 화석 연료의 연장선에 불과합니다. 


 스위스 로잔 연방공과대학 (EPFL)의 재생 에너지 및 엔지니어링 연구소 (Laboratory of Renewable Energy Science and Engineering (LRESE))의 연구팀은 광전기화학 (photo-electrochemical) 방식의 태양 - 수소 전환 시스템을 개발했습니다. 이 시스템의 독특한 부분은 바로 7m 지름의 둥근 파라볼라 집열판을 이용한 집중식 태양 에너지 시스템이라는 점입니다. 태양 빛을 집중시켜 효율을 높인 것인데, 이 과정에서 나오는 열은 냉각수로 식힌 후 이 열을 다시 촉매 반응에 사용하는 방식으로 효율을 극대화시켰습니다. 


 연구팀에 따르면 이 시스템은 3만 시간 교체 없이 사용할 수 있으며 에너지 전환 효율은 비슷한 형태의 시스템 가운데서 가장 높은 17%에 달합니다. 그리고 일부 부품만 교체하면 시스템 자체는 20년간 사용할 수 있을 것으로 예측하고 있습니다. 이 부분은 검증이 필요해 보이지만, 촉매 이외의 다른 부분은 상당한 내구성을 지닐 수 있을 것입니다. 


 사실 가장 중요한 부분은 기존의 화석 연료과 경쟁할 수 있을 만큼 경제성이 있느냐는 점입니다. 이 프로토타입 시스템은 하루 1kg의 수소를 생산할 수 있는데 산업적인 규모로 생산하기 위해서는 더 대규모의 시스템이 필요할 것으로 보입니다. 연구팀은 SoHHytec라는 스핀 오프 회사를 통해 상업화를 위해 노력하고 있습니다. 


 참고 


Tembhurne, Nandjou and Haussener. "A thermally synergistic photo-electrochemical hydrogen generator operating under concentrated solar irradiation," Nature Energy, DOI: 10.1038/s41560-019-0373-7 , 2019.






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