(주)케이워터크레프트

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[부산제일경제] 부산 스타트업 ‘케이워터크레프트’, CES 2023 혁신상 선정

부산대기술지주 제29호 자회사… 2019년 설립수전해·연료전지 기반 통합 수소에너지 발전IT기술 접목해 환경문제 접근, ‘혁신상’ 선정부산연합기술지주, 초기투자 출자해 참여도케이워터크레프트 CES 2023 수상 관련 이미지. 부산의 대학 기술에 의해 탄생한 스타트업이 내년 1월 미국 라스베이거스에서 개최 예정인 ‘CES 2023’ 혁신상에 선정됐다. 부산대학교기술지주의 제29호 자회사이자 부산연합기술지주 등 지역의 출자를 받아 성장 중인 ㈜케이워터크레프트(대표 권순철)가 그 주인공으로, 이 회사는 ‘Innovation Awards(혁신상)’의 지속가능성, 친환경 설계 및 스마트 에너지 부문에서 수상했다. CES(국제전자제품박람회·Consumer Electronics Show)는 세계에서 가장 영향력 있는 박람회로 그 브랜드가 확립돼 왔으며, 우수 스타트업과 글로벌 IT 기업이 참가해 첨단 기술 동향을 한눈에 확인하는 전시회다.케이워터크레프트는 지난 2016년부터 부산대기술지주의 연구개발과제, 컨설팅, 비즈니스모델 수립 지원 등을 받아 2019년 2월 설립됐으며, 부산대 중소기업창업보육센터에 입주한 기업으로, 수전해·연료전지 기반 통합 수소에너지 발전시스템 개발 기술로 사업을 이어오고 있다. 이들은 빅데이터 기반 통합 에너지 IT시스템 기술을 접목해 워터스테이션, 워터보드, 워터웨어 등 제품을 통해 환경문제를 해결하고 사업 성장을 동시에 추구한다는 전략으로 업계 관심을 받았다. 케이워터크레프트는 부산대학교기술지주가 자체 조성한 펀드를 통해 직접투자 받는 등 전폭적인 지원을 받고 있다. 이밖에 초기 투자단계에 부산연합기술지주가 함께 참여했으며, 지난해에는 기술보증기금 및 BNK벤처투자로부터 프리A 투자를 유치한 뒤 최근 동남아 지역에 진출을 목표로 활동하고 있다. 케이워터크레프트 권순철 대표는 “에너지 패러다임의 변화를 이끌고 있는 선두주자로, 책임감을 가지고 대기오염과 탄소배출로 인한 환경문제 해결을 위해 도전할 것”이라고 수상소감을 밝혔다. 보도링크 : https://www.busaneconomy.com/news/articleView.html?idxno=294031

2022.12.07

[과학에세이] 워크맨으로 돌아보는 전지의 추억

요즘 레트로 감성이 열풍이다. 희귀한 아이템이 된 옛날 음원의 카세트테이프 찾는 사람이 늘어나고 아이돌 연예인의 음원 굿즈가 옛 감성을 담은 테이프로 나오기도 한다. 워크맨에 테이프를 넣어 거리를 걸으며 노래를 듣던 그때가 얼마 되지 않은 것 같은데 세월이 이렇게나 흘렀다. 워크맨 세대였던 필자에게 이동하며 노래를 들을 수 있다는 사실은 감동이었다. 지금 생각해 보니 소니가 출시한 워크맨은 과학기술의 진보를 보여주는 물건이었다. 요시노 아키라가 성공한 리튬의 경량화, 리튬이온 전지는 무엇이기에 이렇게 생활의 편리함을 가져온 것일까?리튬이온 전지를 살펴보기 전 전지에 대해 알아보자. 전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치이다. 근대 전지는 1800년에 발명된 볼타전지부터 시작된다. 구리와 아연이 묽은 황산에 녹으며 전기를 발생시킨 볼타전지는 연금술이라 불리던 화학 분야에 새로운 세상을 열었다. 근대 화학 발전에 공헌한 전지를 분류할 수 있는 방법에는 몇 가지가 있지만 오늘은 1차 전지와 2차 전지로 나누어 살펴보고자 한다. 1차 전지는 일회용 전지로 일반적으로 사용하는 건전지를 떠올리면 된다. 이에 반해 2차 전지는 한 번 사용한 후에도 충전에 의해 재사용이 가능하다.1차 전지와 2차 전지의 차이점은 무엇일까? 1차 전지는 음극의 금속이 전해액에 녹으면서 생산되는 전자로부터 전기가 발생한다. 하지만 제한된 양의 음극이 모두 녹으면 더 이상 새로운 전자의 공급이 발생하지 않는 것이다. 1차 전지의 일회성과 방전된 전지 내부에 남아있는 화학물질이 환경오염을 시킬 수 있다는 점은 방전과 충전을 반복할 수 있는 2차 전지를 탄생시켰다. 2차 전지는 음극으로부터 이동해 온 전자가 양극에서 전해액 중의 이온과 반응하고 소비되면서 전자가 흐른다. 간단히 말해 음극에서 양극으로의 전자의 이동 과정을 통해 전기가 생산되고 방전이 일어났다면 외부전원으로부터 들어온 전기에너지의 도움을 받아 전기를 양극에서 음극으로 흘려 전자를 반대쪽으로 이동시킴으로써 방전과는 반대의 화학반응인 충전이 일어나며 재사용이 가능한 것이다.하지만 2차 전지의 충전에 있어 재생에너지가 아닌 화석연료의 비중이 높다면 친환경 요소가 줄어든다. 화석연료 연소과정 중 발생하는 대기질 오염은 기후변화의 원인이기도 하다. 화석연료가 활성화될 수 있었던 가장 큰 이유는 무엇일까? 바로 에너지의 저장과 이송이다. 화석연료는 특정 장소에 보관하다 원하는 장소와 시기에 발전을 통해 전기를 생산해 낼 수 있다. 또한 연료를 필요로 하는 다른 지역으로 쉽게 이송할 수 있다는 점은 주요 에너지원으로 더할 나위 없다. 화석연료 과다 사용으로 인한 지구온난화는 친환경 에너지에 주목하게 만들었다. 하지만 대표적인 친환경 에너지로 손꼽히는 풍력과 태양광은 에너지원일 뿐 매개체의 역할을 하지 못한다. 이로 인해 3차 전지의 필요성이 부각된다. 3차 전지는 연료를 넣어 화학반응을 통해 전기를 만들어 내는 장치로 무엇을 연료로 사용하는가에 따라 그 종류가 다양하다. 최근 가장 주목받고 있는 3차전지는 그린수소를 연료로 사용하는 수소연료전지이다. 수소연료전지가 관심을 받는 가장 큰 이유는 ‘저장’이다. 에너지원일 뿐 매개체의 역할을 하지 못하는 신재생에너지와는 다르게 수소는 수소연료전지를 통해 에너지원이자 매개체의 역할까지 수행한다. 연소과정에서 생성되는 부산물이 오직 물뿐이며 이산화탄소의 배출이 전혀 없는 친환경 에너지라는 점이 무엇보다 매력적이다. 특히, 요즘같이 우크라이나 전쟁으로 LNG 공급이 어려워진 유럽에서는 신재생에너지의 가치와 활용의 중요성이 더욱더 각인되고 있다. 특히, 수소에너지의 보편화를 통해 외국에서의 에너지 수입 문제가 생기지 않고 자국에서 수소를 생산하고 사용하여 에너지 해외의존도를 낮추고자 적극적으로 대응하고 있다. 1차 전지와 2차 전지의 등장은 다양한 영역에서 생활의 편리함을 가져왔다. 이제는 3차 전지를 발전시켜 환경과 공존할 수 있는 과학기술이 등장할 차례가 아닐까.권순철 부산대 사회환경시스템공학과 교수 보도링크 : http://www.kookje.co.kr/news2011/asp/newsbody.asp?key=20221108.22022001912

2022.11.08

[보도자료] “우리나라의 글로벌 수소시장 선점에 일조하겠다.”

[한국미디어뉴스통신 = 박주환] 1874년 프랑스의 공상과학 소설가인 쥘 베른은 문명에 필요한 모든 에너지를 물로부터 추출한 수소로부터 얻게 되는 날이 올 것이라고 예언했다. 그로부터 127년 뒤, 로얄 더치 셸사의 필 와츠 회장은 유엔개발계획이 후원한 어느 포럼에서 석탄, 석유 등의 화석연료는 세계를 산업 시대로 이끈 위대한 에너지였지만 21세기 들어 이러한 화석연료는 수소를 기반으로 한 혁명적인 새 에너지 체계로 대체될 것이라 예견했다.이들의 주장대로 석탄, 석유, 천연가스를 중심으로 한 화석연료시대는 막을 내리고 있으며 인간 문명을 재구성할 새로운 에너지인 수소시대의 도래는 예상보다 빠르게 다가오고 있다. 오늘날 세계 각국이 ‘탄소 중립’, 즉 탄소 순 배출량을 ‘0’으로 만들겠다는 탄소중립 목표를 제시하고 구체적인 실현방안을 모색하며 수소 관련 정책들을 적극적으로 시행하고 있는 가운데 글로벌 수소시장의 가능성은 갈수록 높아지고 있다. 에너지의 탈탄소화는 결국 수소미래(시대)로 이어진다. 우리나라 역시 2050 탄소중립을 선언하고 온실가스 배출량이 많은 주력산업을 저탄소 구조로 전환하는 노력을 적극 추진하는 등 도래하는 수소시대를 맞이할 만반의 준비를 다하고 있다.권순철 교수부산대학교 사회환경시스템공학과 권순철 교수가 친환경 미래 수소에너지 개발에 전력을 기울이며 수소시대로의 전환을 견인하고 있다. 권 교수는 미국 조지아 공대에서 환경소재 개발로 박사학위를 취득했으며, 지구 온난화를 해결할 수 있는 그린 수소 활성화에 꾸준한 관심을 보여 왔다. 이후 삼성종합기술원 에너지 랩에서 연료전지 배터리 전문연구원으로 근무했으며 2015년 부산대 부임한 이후 본격적으로 연구에 몰두하기 시작했다.주기율표 속 원소기호 1번인 수소(H). 수소는 우주에서 발견할 수 있는 원소 가운데 가장 가볍고 보편적이다. 물, 화석 연료. 살아 있는 생명체 등 지구 어디에나 존재하는 수소는 에너지로 이용할 경우 ‘영구적인 연료’라 불러도 무방하다. 연소 시 그 어떤 환경오염원도 나오지 않으며 물과 산소(O₂)만을 배출하는 청정에너지다. 권 교수는 “과거로부터 에너지는 무거운 것에서 가벼운 것으로, 물질적인 것에서 비물질적인 것으로 꾸준히 진보해 왔다. 가장 가벼우면서도 가장 비물질적인 수소는 미래 인류와 문명의 발전을 위한 해답”이라고 말했다.수소에너지 체계가 본격적으로 상용화되기 위한 핵심 기술은 바로 연료전지(이다). 수소에너지 시대는 연료전지가 상용화됨으로써 실현가능해진다. 연료전지는 화학에너지를 직접 전기로 변환하는 방식으로 기존 화석연료 발전원 대비 전력 손실을 줄이고 발전효율이 높다. 다른 신재생에너지원과 비교 시 소요 면적이 작고 자연 환경의 제약 없이 안정적 가동도 가능하다. 배터리와 비슷하지만 화학에너지를 저장하지 않기 때문에 재충전할 필요도 없으며 수송용 에너지 전달체 뿐만 아니라 가정용, 산업용 등 그 용도도 광범위하다.10kW 워터스테이션 실증권순철 교수는 그린인프라 및 저영향 개발 기법을 활용한 전기 물분해 반응을 통해 수소를 생산하고 연료전지를 구동해 에너지원으로 사용하는 신재생에너지 시스템 구축을 목표로 연구에 집중하고 있다. 이를 통해 자립형 에너지 시스템의 수립을 이루어 보다 진보된 수소에너지 시스템을 구축해 나가고자 하는 노력을 다하고 있다. 권 교수는 “저영향 기법을 바탕으로 한 수자원 및 에너지 기술은 융합을 통해 광범위한 사회·경제·산업적 효과를 기대할 수 있으며 특히 도심에 에너지를 분산 및 저장할 수 있어 자립형 에너지 공급 시스템을 구축하는데 의의가 있다. 지속적으로 연구에 매진하여 신재생 에너지 시스템의 산업화를 위한 초석을 마련해 나가겠다.”고 강조했다.권순철 교수는 조직적이고 체계적인 기술력을 확보하기 위해 부산대학교 기술지주회사인 케이워터크레프트를 설립, 친환경 연구 개발을 수행하며 인간과 자연이 공존하는 세상을 만들어가고 있다. 케이워터크레프트는 수전해 기반 에너지 저장 솔루션 기술을 보유한 기업으로 수소에너지 밸류체인의 통합적인 솔루션 제공하고 있다. 세계 최초로 물로 구동하는 에너지 자립형 수소보트인 ‘워터보트’를 개발하였으며, 물을 전기분해할 때 발생하는 산소를 이용한 복합 집진/ 흡착 필터 방식의 산소발생 공기청정기인 ‘워터에어’와 수전해 기반 에너지 생산저장 시스템을 이용한 발전기인 ‘워터스테이션’도 개발했다. 권 교수는 “그린수소를 통해 전력을 생산하는 친환경 수소 발전시스템인 워터스테이션에 집중할 계획”이라며 “케이워터크레프트의 궁극적인 목표는 수소를 이용해 탄소 배출을 감소시키고 청정에너지 시대를 실현시키는 것이다. 이를 위해 환경문제에 대한 혁신적인 솔루션을 개발하고 소비자들에게 가치 있는 제품과 서비스를 제공하기 위해 끊임없이 연구하고 있다.”고 말했다.다가오는 수소시대. 전 세계가 수소시대로 진입하기 위해 노력하는 이유는 수소에너지가 환경을 보존하며, 지속적인 성장을 이끌어 낼 친환경적이고 효과적인 에너지이기 때문이다. 이미 우리나라를 비롯해 미국, 일본, 중국, 독일 등 세계 강국들은 수소에 주목하고 있으며 수소경제를 선도하기 위한 총성 없는 전쟁을 벌이고 있다. 권순철 교수는 “우리의 미래는 수소에 달려 있다 해도 과언이 아니다. 앞으로도 수소에너지 인프라 구축에 박차를 가해 우리나라가 글로벌 수소시장을 선점하는데 힘을 보태고 싶다.”고 의지를 피력했다.권순철 교수는 삼성종합기술원 전문연구원, 부산대학교 입학부본부장 겸 토목공학과 교수, 마르퀴즈 후즈후 세계인명사전 등재, 한국해양공학회 기술이사, 한국수자원공사 기술심의위원, 환경공단 기술심의위원, 부산항만공사 기술자문위원, 부산광역시 기술심의위원, 부산시 해운대구 정책자문위원 등을 역임했다. 보도링크 : http://www.kmunews.co.kr/news/articleView.html?idxno=21830

2022.09.06

[과학에세이] 탄소, 에너지 분야에서 놓아줄 시간 온 듯

미국의 천문학자 칼 세이건은 소설 ‘콘택트’에서 “이 우주에서 지구에만 생명체가 존재한다면 엄청난 공간의 낭비다”고 이야기했다. 두터운 팬층을 자랑하는 마블 시리즈에는 매번 새로운 외계 생명체들이 등장하며 끊임없이 우리의 상상력을 자극한다. 그 중 ‘스파이더맨3’에 등장한, 모래로 구성돼 자유자재로 변형하는 샌드맨을 기억하는가. 왜 작가는 규소를 기반으로 구성된 외계 생명체를 그렸을까?인간은 탄소 기반의 생명체이다. 탄소는 뼈 근육 신경 수용기까지 인간의 모든 인체 기관을 구성한다. 탄소 원자는 다른 탄소 원자나 수소 원자, 그 외에 여러 원자들과 직접적인 공유 결합을 형성할 수 있다. 또한 원자가가 4가로 다른 원자들과 최대 4개의 결합을 할 수 있다. 이러한 탄소의 특징은 결합을 통해 수천만 가지의 화합물을 형성할 수 있기에 생명체 구성에 가장 유리한 원소가 되는 것이다.원자번호 14번 규소 역시 4족 원소로 다양한 결합을 할 수 있다. 탄소와 규소는 한 번에 4개의 원소들과 결합할 수 있는 유이한 원소이다. 또한 규소는 산소 다음으로 풍부한 원소로 주변에서 모래의 형태로 쉽게 볼 수 있다. 이러한 과학적 사실이 샌드맨을 탄생시키고 탄소 생명체가 아닌 규소 생명체에 대한 호기심을 갖게 만든 것이 아닐까.이처럼 무궁무진한 결합을 만들어내는 탄소에 주목해 보자. 어릴 적 과학 교실에서 연필의 성분인 흑연으로 고온과 고압으로 다이아몬드를 만들 수 있다는 이야기를 들어 본 적 있을 것이다. 이는 흑연과 다이아몬드는 같은 탄소이지만 원자의 배열이 다른 동소체의 성질에서 나온 과학적 사실이다. 연필심과 다이아몬드로만 기억되었던 탄소는 주요 화석연료에도 존재하고 있다. 석탄은 육각형 형태로 구성된 탄소에 수소가 연결되어 있는 형태로, 분자식을 보면 수소 원자 대 탄소 원자의 비율이 1대 1~2이다. 수소 대비 탄소의 함유량이 높은 것을 볼 수 있다. 석유는 수소원자 2개에 탄소 원자 1개가 결합해 있으며 천연가스는 수소 원자 4개에 탄소 원자 한 개가 결합해 있다. 분자식을 통해 에너지 기술의 진보에 따라 탄소 방출량은 감소한 것을 볼 수 있다.하지만 인류의 에너지 사용량이 증가함에 따라 연소과정에서 탄소와 산소가 만나며 배출되는 이산화탄소의 양은 오히려 증가했다. 이때 발생한 이산화탄소는 인간이 배출하는 온실가스의 약 85%로 이상기후의 주범이다. 화석연료의 연소로부터 배출되는 황산화물과 질소산화물은 점차 산화되어 대기 중 황산염과 질산염을 생산했고, 이는 산성비와 산성 안개를 만들었다. 탄소와 수소의 결합에 의해 방출된 에너지는 지구온난화를 야기했다. 우리가 탈탄소화를 해야만 하는 이유이다.석탄 석유 천연가스와 같은 기존 에너지원의 붕괴가 나타나기 위해서는 수소의 저장 보관 운반 기술의 발달로 원가가 기하급수적으로 낮아져야 한다. 또한 수소 충전 인프라를 지원해 사회적 수용성을 높일 필요가 있다. 얼마 전 필자가 접한 수소 관련 설문지에서 수소 충전소를 위험적으로 묘사한 문항을 보며 수소에 대한 인식개선과 주민 수용성이 아직은 불충분함을 느꼈다. 한국산업안전공단과 미국화학공학회가 발표한 자연발화온도, 연료 특성, 불꽃 온도 등의 특성에 따른 연료별 상대적 위험도를 보면 수소의 상대적 위험도가 1일 때 도시가스는 1.03, LPG는 1.22, 가솔린은 1.44의 수치를 보여, 수소 위험도가 가장 낮음을 알 수 있다. 연료로 사용하는 수소는 양성자 하나에 전자가 하나 결합되어 있는 경수소여서 폭발의 위험성이 적다. 수소폭탄은 중수소와 삼중수소로 자연에서 거의 추출할 수 없는 인위적인 물질이다. 수소연료와 수소폭탄은 물리적 성질이 다르다는 것을 기억해야 한다. 원자가 4가로 다양한 탄소 화합물을 만드는 탄소(C). 탄소는 수소와 결합으로 화석연료가 되어 문명을 발전시켰다. 인체뿐만 아니라 우리 생활의 모든 곳에 스며들어 편리함을 얻은 대신 환경을 잃은 인류는 이제 에너지 분야에서만큼은 탄소를 놓아줄 시간이 온 듯하다. 보도링크 : http://www.kookje.co.kr/news2011/asp/newsbody.asp?code=1700&key=20220816.22022003990

2022.08.15

[보도자료] “나를 키운 건 8할이 모자 판매 경험…워터스테이션 사업 꿈 이룰 것”

수소는 채굴하는 영토가 필요 없는 친환경 에너지세계 최초로 물로 가는 보트 개발물에서 전기를 만드는 통합시스탬 워터스테이션이 주력 제품권순철 대표가 워터스테이션 모형 옆에서 물에서 전기를 생산하는 원리를 설명하고 있다. "수소는 영토가 필요 없는 친환경 에너지입니다. 러시아의 우크라이나 침략으로 에너지 가격이 급등하고 있습니다. 수소생산은 석유, 석탄, 우라늄과 같은 채굴방식이 아니기 때문에 국토가 좁은 우리나라에서는 에너지 안보 차원에서 필요합니다."부산대 교수연구실에서 만난 권순철 케이워터크레프트 대표는 교수라기보다는 사업가라는 인상을 줬다.본인 역시 대기업에서 연구원 생활도 했고, 현재 교수 신분이지만 기업 경영이 적성에 맞는다고 했다.대기업 연구원은 하고 싶은 연구를 하지 못했다. 대학교로 오니 학교는 여러 가지 제약이 많았다. 사업은 위험부담은 있지만 하고 싶은 것을 할 수 있고 본인이 직접 개발한 기술을 상용화한다는 것이 맘에 들었다.권 대표는 "순수학문으로 노벨상 받는 것보다 실사구시의 정신으로 실용화에 성공해 국가산업발전에 이바지하는 것이 공대 교수의 책무"라고 말했다.권 대표가 사업에 눈을 뜬 것은 미국 유학 생활에서 생활고 때문이었다.주유소 아르바이트로는 미국에서 가족들 생계가 어려웠다. 친하게 지내던 교포의 권유로 벼룩시장에서 중남미인들과 흑인 등을 상대로 모자와 티셔츠를 팔았다.어느 날 손님 중 한 명이었던 멕시칸 청년이 찢어진 모자를 가져와서는 맘에 안 든다며 교환을 요구했다. 분명히 소비자 과실이지만 교환해 줬다. 다음날 그 멕시칸은 친구 10명을 데리고 와서 모자를 사 갔다.권 대표는 이때의 경험으로 "사업은 물건을 파는 것이 아니라 사람 마음을 얻는다는 사실을 깨달았다"라고 회고했다. 이날 이후 사소한 손해에 연연하지 않았다. 장사하는 동안 도둑이 모자를 훔쳐 가도 잡지 않았다. 리먼브러더스로 인한 금융위기 오기 전까지 2년 동안 모자를 팔았다.권 대표는 "나를 키운 건 8할이 모자였다"라며 "모자 판매의 경험이 없었다면 물에서 전력을 생산하는 워터스테이션 사업을 꿈꾸지 못했을 것이다"라고 말했다.권 대표는 지난 2018년 세계 최초로 물을 연료로 하는 배 '워터보트'를 개발, 낙동강에 띄우고 20여 분 이상 운항해 대단한 화제를 모았다.사람들은 생수 500mL로 배가 움직이는 것을 보고 '꿈의 보트'라고 불렸다. 구동 원리를 보면 물을 수소로 분해하고 다시 합치는 과정에서 발생하는 전기를 이용한다.부산대학교는 권 대표에게 회사 설립을 권유했다.권 대표는 워터보트를 라이트 형제의 비행기에 비유했다.권 대표는 "사람들은 라이트 형제에 대해 거짓말쟁이라고 비난했고 1903년 역사적인 첫 비행 때 겨우 12초, 36.5m 날랐지만. 첫 비행 이후 유체역학자들은 이 비행체가 어떻게 날게 되었는지를 중심으로 비행기의 연구가 본격적으로 시작됐다"라며 "워터보트의 첫 운항 이후 물에서 전기로 전환하는 워터스테이션 연구가 본격화됐다"라고 말했다.동생은 전기공학을 전공했고 권 대표를 돕고 있다. 권 대표는 "비행기에 라이트 형제가 있다면 수소에는 '권 브라더스'가 있다"며 미소 지었다.▶수소 산업에 뛰어든 계기는."미국 조지아 공대에서 환경소재 개발로 박사학위를 취득하면서 지구 온난화를 해결할 수 있는 에너지로 그린 수소 활성화에 관심을 가졌다. 이후 삼성종합기술원 에너지 랩에서 연료전지 배터리 전문연구원으로 근무했고 2015년 부산대에 온 이후 본격적으로 연구했다.에너지 패러다임의 변화가 일어나 수소 에너지가 활성화될 것이라는 확고한 믿음이 있다. 아직은 수소 산업의 인프라가 구축되지 않았지만 미세한 변화는 추후 급성장을 가져올 것으로 생각한다. 수소 에너지 시대는 산업혁명을 이끈 화석연료보다 더 긴 에너지 역사를 기록할 것이다. 에너지 분야에서 급격한 변화가 일어났을 때 당황하지 않고 자연스럽게 흐름을 따라갈 수 있도록 하는 것이 목표다."▶부산대 사회환경시스템공학과 교수로 제자들을 키우면서 케이워터크레프트를 경영하고 있다. 교수와 사업가 중 어느 것이 마음에 드는지."대학에서 연구를 진행하고 학생들에게 학문을 가르치는 일은 보람된 일이다. 학생들과 연구를 진행하며 힘든 시기도 많았지만 좋은 결과를 도출해 내면서 희열감을 느낀다. 하지만 이론과 실험을 기반으로 연구하던 분야가 실제 제품으로 탄생하는 과정을 보고 싶었다. 안정만을 추구하기보다는 자유롭게 도전해 보고 싶었다. 기업은 생산 활동의 단위이자 경제 주체다. 이러한 기업이 제대로 성장하려면 기발한 아이디어와 동시에 인재가 갖춰져야 한다. 지금 사업가로서 뜻이 맞는 팀원들과 함께 수소 에너지 활성화를 위해 나아가고 있다. 주어진 순간이 가치 있다고 믿으며 앞으로 다가올 변화를 준비 중이다. 머릿속의 그림을 행동으로 옮기며 삶을 즐기면 행복한 삶을 즐길 수 있다."▶케이워터크레프트의 설립 계기, 경영철학 및 지금까지의 성과는."케이워터크레프트의 목표는 수소를 이용해 탄소 배출을 감소시키고 청정에너지 시대를 실현시키는 것이다. 이에 지금까지 워터스테이션, 워터보트, 워터에어를 개발했다. 수소생산 및 연료전지 통합시스템을 통해 태양열과 물만 있으면 에너지를 생산 저장하는 워터스테이션이 주력상품이다. 천연가스 개질 방식으로 이산화탄소를 발생시키는 기존 연료전지와 달리 수전해 방식으로 현장에서 수소를 생산하고 연료전지를 구동하는 통합시스템이다. 이는 이산화탄소 배출 없이 어디서나 전력을 생산할 수 있는 친환경 수소발전시스템이다."▶올해 주력할 분야 및 사업 추진계획, 주요 고객층은"그린수소를 통해 전력을 생산하는 친환경 수소 발전시스템인 워터스테이션에 집중할 계획이다. 현재 3kW급 연료전지를 탑재한 워터스테이션 실증을 완료했다. 최근 건물 단위의 전력을 공급하는 대용량 발전시스템의 수요가 증가해 고객사의 발전시스템 용량 증가 요청이 증가하고 있는 만큼 대용량 10kW 연료전지를 탑재한 워터스테이션 실증을 통한 상용화가 필요하며 실증사업을 진행 중이다. 경쟁력 확보를 위해 수전해 및 연료전지 촉매 개발을 통한 생산 효율 향상 및 시스템 최적화를 통해 고효율의 시스템을 구축하고, 건물형 마이크로 그리드 시스템에 요소 설계를 통한 탄소중립 에너지 솔루션을 구축하고자 한다."▶정부의 수소 정책을 어떻게 생각하는지."우리나라는 세계 최초로 수소법이 제정됐다. 전문기업 육성 및 수소경제 선도국가로 발돋움하기 위해 수소경제위원회도 출범했다. 수소 에너지의 활성화를 위해서는 기술력을 증산시키는 것에 더불어 사회적인 수용성을 높이기 위해 충분한 충전 인프라도 구축돼야 한다. 인프라를 구축하기 위해서 기업들의 수소 활용 분야를 적극적으로 추진하는 동시에 정부는 공급 인프라 차원에서 법과 제도를 마련하고 규제 선진화 등을 통해 지원해 줘야 한다. 시간이 지나면 모든 것들이 합쳐져서 빛이 나는 그런 때가 올 것이라고 믿는다. 탈 탄소 사회를 위한 여러 기업과 정부의 노력이 합쳐져 수소경제로 빛을 발하는 사회를 기대하며 노력하겠다."▶고객들에게 하고 싶은 말은."고객들이 바라는 기업은 어떤 기업일까 생각했다. 기업 성공을 위해 수단을 가리지 않고 이익만을 위해 달려가는 기업은 이제 존재하기 힘들다. 케이워터크레프트는 환경문제에 대한 혁신적인 솔루션을 개발해 소비자들에게 가치 있는 제품과 서비스를 제공하기 위해 끊임없이 연구하고 있다. 또한, 환경문제 해결과 사업 성장을 동시에 추구하며 지속적인 성장과 혁신의 가치를 실천하고자 한다. 수소 에너지에 관한 관심은 성장 원동력이다. 친환경 에너지에 대해 많은 관심을 부탁한다."He Is...▲미국 조지아 공대(Georgia Tech) 박사 ▲(전) 삼성종합기술원 에너지랩 전문연구원 ▲(현) 부산대학교 사회환경시스템공학과 교수▲(현) 케이워터크레프트 대표이사 ▲마르퀴즈 후즈후 세계인명사전 등재 ▲한국해양공학회 기술이사 ▲한국수자원공사 기술심의위원 ▲환경공단 기술심의위원 ▲부산항만공사 기술자문위원 ▲부산광역시 기술심의위원케이워터크레프트에서 지난해 개발한 최신형 워터보트, 물을 연료로 사용해 1시간 이상 운행 가능하다.

2022.06.03

[과학에세이] 수소에너지 아톰은 언제쯤 볼 수 있을까

40대 이상 성인이라면 ‘우주소년 아톰’을 알 것이다. 아톰은 21세기를 배경으로 원자력을 에너지로 하는 로봇으로 사람과 같은 감정을 느끼고 10만 마력의 힘과 7가지 특수 능력을 갖추었다. 에너지가 충전되면 활기찬 미소를 띠며 주먹을 움켜쥐고 만세를 하는 아톰은 어릴 적 추억을 불러일으키는 애니메이션이다. 아톰의 에너지원인 원자력은 어떤 에너지일까?원자력은 원자핵에 큰 힘으로 충격을 가해 핵분열을 일으켜 보유하고 있던 에너지를 방출하여 연속적으로 분열시켜 에너지를 얻는다. 원자력이 지구 온난화를 막기 위한 대체에너지라 이야기한다. 온실가스가 없을뿐더러 사고 발생 위험이 크게 줄었기 때문이다. 현재로서는 환경보호를 하면서 에너지 밀도가 높아 값싸고 질 좋은 탄소중립을 위해 필요한 에너지원임은 분명하다. 하지만 원자력은 무한한 에너지 자원인가? 그리고 페기물량은 나날이 늘어가는데 어떻게 대처할 것인가? 이는 항상 우리가 고민하고 있는 물음표이다. 원자력 에너지에 사용되는 우라늄은 유한한 자원이다. 현재 원자력 발전소에서 쓸 만한 양질의 우라늄 매장량은 약 547만 ｔ 정도이다. 매년 우라늄 7만 ｔ 정도가 소비될 때 이는 고작 80년이면 고갈될 양이다. 대부분의 우라늄은 오스트레일리아, 카자흐스탄, 캐나다 세 나라에 상당량 매장돼 있다.원자력이 지속 가능한 에너지는 아니지만 탄소중립 달성을 위한 과도기적 시기에서 신재생에너지로 넘어가기 위한 발판이 되는 것은 사실이다. 유럽연합 집행위원회에서 원자력발전에 대한 투자 사업을 일정 조건 충족하는 경우 탄소중립을 위한 과도기적 녹색 투자로 분류하는 택소노미 초안이 채택되었다.인류는 오랜 기간 바이오매스 연료 시대를 지내다 13세기 석탄, 19세기 석유, 20세기 천연가스를 사용하며 화석연료 시대를 지내면서 급진적인 발전을 해왔다. 20세기 중후반부터 원자력발전을 거치고 20세기 후반에는 재생 가능 에너지를 활용하기 시작해 21세기 에너지 체제는 재생 가능 에너지 중심으로 넘어가고 있는 중이다. 재생 가능 에너지가 화석연료 시대를 이을 에너지원으로 주목받는 이유는 에너지 변환 과정에서 오염물질이 발생되지 않는 청정에너지원이기 때문이다. 경제성장을 유지하며 탄소배출을 줄이는 방안은 재생 가능 에너지를 늘리는 것이 최선이다.화석연료를 대체할 에너지원으로 태양광 풍력 등의 재생에너지가 집중 조명 되지만 그 단점인 간헐성과 낮은 에너지 밀도를 보완할 수단으로 수소가 부상하게 되었다. 뿐만 아니라 재생에너지는 에너지원일 뿐 매개체의 역할을 하지는 못하는 데 비해 ㎽ 규모 이상의 대용량 에너지 저장에는 수소 저장 기술이 가장 우위에 있어 수소에너지가 차세대 에너지원으로 주목받고 있다. 수소는 물을 수소와 산소로 분해시키는 수전해 기술을 통해 완전한 친환경 그린수소로 생산할 수 있다는 점도 차세대 에너지원으로 떠오르는 이유이다.친환경 에너지 수소이지만, 아직은 수소의 안정성에 의문을 품는 사람도 있다. 수소의 첫 번째 오해는 수소폭탄이다. 우리가 흔히 아는 수소폭탄에는 중수소와 삼중수소가 사용된다. 엄청난 에너지가 필요한 중수소와 삼중수소는 자연 상태에 존재하기 힘들어 우리가 에너지원으로 사용하게 될 수소와는 거리가 멀다. 수소라는 이름만 같을 뿐이지 엄연히 다른 물질이다. 수소의 두 번째 오해는 누출로 인한 화재 위험성이다. 수소는 공기보다 14배 정도 가볍다. 이러한 특성으로 수소가 누출되어도 공기 중으로 빠르게 날아가 버려 수소에 불이 붙는 경우는 사실상 없다. 더 맑은 공기를 위해 수소가 빠르게 상용화되기 위해선 모든 세대 공감이 중요하다. ‘우주소년 아톰’ 애니메이션은 미래사회를 시사하며 아이들이 꿈을 키울 수 있도록 해주던 매개체이다. 화석에너지, 원자력에너지를 이용하던 로봇이 지금은 전기에너지를 충전해 사용하고 있다. 머지않아 수소에너지를 사용하는 로봇이 등장하는 애니메이션이 나와 우리 아이들은 자연스럽게 지구 환경을 생각하는 세대가 되었으면 한다. 시간이 지나 어른이 되었을 때 친환경 에너지를 사용한 로봇을 기억하기를 재밌게 상상해 본다.권순철 부산대 사회환경시스템공학과 교수 보도링크 : http://www.kookje.co.kr/news2011/asp/newsbody.asp?code=1700&key=20220531.22022008720

2022.05.31

[보도자료] 권순철 교수 "수소에너지는 탄소중립시대 에너지전환의 필연적인 흐름"

20세기는 석유의 시대였다. 석유가 인류 문명의 핵심동력으로 등장한 이후 우리의 삶은 획기적으로 달라졌다. 석유는 한정된 천연자원에만 의존하던 우리의 일상에 물질적 풍요를 선사했을 뿐만 아니라 세계경제의 가장 중요한 축이자, 군사적인 전략물자로 현대사회를 움직이고 있다. 금융 시장도 석유자본을 중심으로 움직인다. 하지만 오늘날 석유와 같은 화석연료의 고갈과 지구온난화의 문제는 먼 미래의 일이 아니며 우리가 지금 당면하고 있는 현실이다. 최근 유례없는 고유가 추세가 지속되며 에너지 수급과 자원확보 문제가 국제적인 화두로 등장하고 있는 가운데 석유 위기, 기후 변화위기에 대응하는 에너지패러다임의 전환에 있어 보다 근본적인 변화가 필요하다.권순철 교수석유 시대 이후의 수송에너지원으로 가장 주목받고 있는 에너지가 바로 수소다. 수소는 우주 질량의 75%를 차지할 정도로 가장 흔한 원소이자 지구상에 존재하는 가장 가벼운 원소로 지구 표면의 70%를 덮고 있는 물에도 수소가 들어 있다. 가스나 액체의 형태로 쉽게 수송할 수 있으며 고압가스, 액체수소, 탄소 나노 튜브 등 다양한 형태로의 저장이 가능해 현재의 에너지 시스템에서 사용되는 거의 모든 분야에 응용할 수 있다. 수소의 가장 큰 장점은 연소과정에서 생성되는 부산물이 물 뿐이며 이산화탄소의 배출이 없는 친환경 에너지라는 점이다. 또한 무한대인 물을 원료로 하기에 고갈에 대한 우려도 없다. 제러미 리프킨은 저서 ‘수소혁명’을 통해 수소에너지는 가히 에너지혁명이라 부를 수 있는 새로운 시대를 열 것이라고 전망했다. 수소에너지 시대는 그동안 탄소를 중심으로 구축되어 온 에너지 기반이 수소를 중심으로 전환되는 미래의 경제시스템을 의미한다.이에 부산대학교 사회환경시스템공학과 권순철 교수가 친환경 미래 수소에너지 개발에 전력을 기울이며 수소시대로의 전환을 견인하고 있다. 수소에너지 체계가 본격적으로 상용화되기 위한 핵심 기술은 연료전지다. 수소에너지 시대는 연료전지가 상용화되면 가능해진다. 물을 전기분해하면 수소와 산소로 분해되는데 연료전지는 이와 반대로 수소와 산소를 화학반응시켜 전기를 생산하는 장치다. 연료전지는 수송용 에너지 전달체 뿐만 아니라 가정용, 산업용 등 다양한 용도로 사용할 수 있다.권순철 교수는 그린인프라 및 저영향 개발 기법을 활용한 전기 물분해 반응을 통해 수소를 생산하고, 수소연료전지를 구동하는 기술력으로 자립형 에너지 시스템의 수립을 이루어 보다 진보된 수소에너지 시스템을 구축해 가고 있다. 핵심 기술인 저영향 기법으로 집수된 우수 및 중수를 재활용하여 신재생 에너지 생산 및 저장시스템을 구축해 수소를 생산, 수소연료전지를 구동하여 전력을 생산한다. 권 교수는 우수의 정화과정을 거쳐 정수를 제조한 후 전기 물 분해 반응으로 수소를 생산하고 수소연료전지를 구동해 건물 내 에너지원으로 사용하는 신재생에너지 시스템 구축을 목표로 연구에 집중하고 있다.권순철 교수는 “저영향 기법을 바탕으로 한 수자원 및 에너지 기술 융합을 통해 기후변화 대응, 녹색공간 확보 및 지역 환경개선, 녹색 일자리 창출 및 경제 활성화 등 사회·경제·산업적 효과를 기대할 수 있게 되었으며 특히 도심에 에너지를 분산 및 저장할 수 있어 자립형 에너지 공급 시스템을 구축하는데 의의가 있다. 지속적으로 연구에 매진하여 물순환 도시조성을 위한 그린인프라 및 저영향 개발 기법을 활용, 신재생 에너지 시스템의 산업화를 위한 초석을 마련하고자 한다.”고 강조했다.권순철 교수는 조직적이고 체계적인 기술력을 확보하기 위해 부산대학교 기술지주회사인 케이워터크래프트를 설립, 친환경 연구 개발을 수행하며 인간과 자연이 공존하는 세상을 만들어가고 있다. 케이워터크래프트는 수전해 기반 에너지 저장 솔루션 기술을 보유한 기업으로, 산소발생 공기청정기, 수전해수소발전기 등을 생산하고 있다. 세계 최초로 물로 구동하는 에너지 자립형 수소보트인 ‘워터보트’를 개발하였으며, 물을 전기분해 할 때 발생하는 산소를 이용한 복합 집진/ 흡착 필터 방식의 산소발생 공기청정기인 ‘워터에어’와 수전해 기반 에너지 생산저장 시스템을 이용한 발전기인 ‘워터스테이션’도 개발했다. 향후 핵심기술인 에너지 생산저장 시스템이 국내를 넘어 해외로도 진출도 용이할 수 있도록 미국 및 싱가포르 법인도 설립할 계획이다.지금까지 수소에 대한 연구는 꾸준히 이루어지고 왔지만 상용화 단계에는 미치지 못하고 있으며 그 용도도 군사용 등 특수한 분야에 한정되어 왔다. 본격적인 수소의 이용은 화석연료의 공급이 부족하게 되는 시점에 다가서야 가능할 것으로 보이며 우리 수소에너지의 기술수준 역시 경제성을 갖기 위해선 많은 시일이 소요될 것으로 보인다. 국제사회는 2015년 채택한 파리기후변화협정을 통해 기후위기 대응에 큰 걸음을 내디뎠다. 그러나 탄소중립시대로 가는 길은 여전히 멀고도 험하다.다가오는 수소시대. 세계 각국이 석유를 대체할 새로운 에너지의 개발, 신재생에너지 기술개발에 많은 노력을 집중하고 있는 가운데 특히 기존 화석연료 중심의 에너지 시스템을 큰 충격 없이 흡수할 수 있는 ‘수소에너지’에 크게 주목하고 있다. 이처럼 전 세계가 수소시대로 진입하기 위해 노력하는 이유는 수소에너지가 환경을 보존하며, 지속적인 성장을 이끌어 낼 친환경적이고 효과적인 에너지이기 때문이다. 지구온난화를 해결할 수 있는 깨끗하고 친환경적인 에너지를 꿈꾸는 많은 사람들에게 수소에너지는 탄소중립시대를 열어가기 위해 반드시 필요하다. 특히 90% 이상의 에너지를 수입에 의존하고 있는 에너지 자원빈국인 우리나라의 현실을 극복하기 위한 친환경 고효율 에너지 시스템의 개발은 필연적이다. 권순철 교수는 “수소에너지를 사용하는 것은 지구의 지속가능성을 위한 에너지의 진화이며 궁극적으로 탄소중립시대를 맞이한 에너지전환의 필연적인 흐름”이라며 “앞으로도 수소에너지강국으로 도약하기 위한 기술개발에 매진해 국가 발전에 이바지하겠다.”고 의지를 표했다.권순철 교수는 삼성종합기술원 전문연구원, 부산대학교 입합부본부장 겸 토목공학과 교수, 마르퀴즈 후즈후 세계인명사전 등재, 한국해양공학회 기술이사, 한국수자원공사 기술심의위원, 환경공단 기술심의위원, 부산항만공사 기술자문위원, 부산광역시 기술심의위원, 부산시 해운대구 정책자문위원 등을 역임했다. [한국미디어뉴스통신=박주환 기자] 보도링크 : http://www.kmunews.co.kr/news/articleView.html?idxno=19053

2022.05.02

[보도자료] 케이워터크레프트, 2022 대한민국 전기산업엑스포서 친환경 그린에너지 시스템 워터스테이션 알린다

친환경 그린에너지 시스템 워터스테이션 │사진 제공-케이워터크레프트㈜케이워터크레프트(대표 권순철)는 오는 4월 13일(수)부터 15일(금)까지 대구 엑스코에서 개최되는 '2022 대한민국 전기산업엑스포'에 참가한다.2019년 2월 설립한 케이워터크레프트는 수전해 기반 통합 수소에너지 IT 플랫폼 시스템 개발 전문 기업이다. 지자체, 협회 및 기업들과 MOU뿐만 아니라 중국, 베트남 등 해외 현지 업체들과 협업을 통한 해외시장 판로 확보를 통해 글로벌 수소 산업의 리더로 거듭나고 있으며, 전문 인력과 기술력으로 최적의 에너지솔루션을 제공한다.기존의 수소 연료전지는 도시가스 개질기를 이용해 수소를 생산하여 연료전지를 구동하는 방식이다. 초기 설치비용 외 도시가스 요금이 부과된다. 또한 수소생산 과정에서 이산화탄소 및 유해가스가 배출된다. 케이워터크레프트는 수소를 생산하는 과정에서 이산화탄소, 유해가스, 미세먼지 배출이 전혀 없는 친환경 그린에너지 시스템 워터스테이션을 개발했다.워터스테이션은 물을 연료로 사용하며 태양광 에너지로 구동되는 수전해를 통해 수소를 생산하고, 생산된 수소는 연료전지를 통해 전기에너지로 전환하는 친환경 에너지 발전 시스템이다. 워터스테이션은 잉여전력을 수소로 보관할 수 있는 P2G 기술을 사용하고 있다. 이는 전력을 가스연료로 형태로 저장해 대용량의 에너지를 손실 없이 장기적으로 저장할 수 있는 기술로, 잉여전력이 발생했을 경우 전력 보관이 용이하다. 워터스테이션 │사진 제공-케이워터크레프트워터스테이션은 연안 및 하천에서 태양광 에너지를 이용해 외부 전력 공급 없이 수전해와 수소 연료전지를 통해 에너지를 생성하고 저장하는 발전 시스템이다. 고도 정수처리를 통해 취득한 물을 원료로 하고, 태양전지를 활용한 수전해장치를 통해 수소를 생산한다. 생산된 수소를 정제 및 저장하고, 연료전지를 통해 전력을 생산해 배터리 관리시스템에 저장 후 전력을 공급한다. 또한, 통합 모니터링을 통해 스마트폰 앱 등으로 전력 발생량, 안정성 및 제품의 상태 등을 파악해 제품의 상용성과 신뢰도가 확보된다.수소에너지 밸류체인의 핵심 역량이 집약된 워터스테이션으로 전력 공급이 힘든 도서 산간 지역의 전력난을 해결할 수 있으며, 환경 개선을 필요로 하는 사업에 참여하고 있다. 수소사회 구축을 위한 타운 단위의 그린수소 에너지 구축 사업, 주거단지, 오피스타워, 대형건물, 쇼핑센터, 공공시설, 스마트팜, 공장 생산시설 등 다양한 분야에 전력 공급이 가능하다.케이워터크레프트 관계자는 "여러 환경 문제 속에서 '기후변화'는 가장 주목받고 있다. 경제성과 공급 안정성에 초점을 맞춰 현대 사회에 동력을 제공했던 에너지에서 이제는 환경이 최우선시되는 사회로 변화되고 있다. 석유, 석탄, 천연가스와 같은 기존의 화석연료 기반의 에너지 공급 구조에서 벗어나 탄소를 배출하지 않는 깨끗한 에너지를 기대하는 사회로 변하고 있다"고 말했다.아울러 "수소에너지의 발전은 한국의 에너지 자립도뿐만 아니라 에너지 안보를 통한 국가 경쟁력을 크게 향상시킬 수 있다"라며, "케이워터크레프트는 시대적 흐름에 맞춰 친환경 제품을 개발하고 있다. 제품 다각화를 통한 시장 성장 가속화를 위해 워터스테이션에 이어 워터에어, 워터보트, 워터체어, 워터카 등 다양한 제품을 개발하고 있다."고 전했다. 워터스테이션 세부 내역 │사진 제공-케이워터크레프트한편, 경상북도와 한국전기공사협회가 주최하고 전기신문과 EXCO 주관, 산업통상자원부가 후원하는 '2022 대한민국 전기산업엑스포'는 전시회뿐 아니라 다양한 행사가 함께 진행된다. △품평회(종합건설사), 구매상담회(한전 및 발전사 등), 설명회 △세미나&포럼(공무원 보수교육, 한전배전기자재포럼, 광산업·LED 세미나, 전력계통 분야 디지털 전환 포럼 외) △부대행사(온라인 수출 상담회, 구매 상담회, 신제품-신기술 발표회 등)보도자료 : http://kr.aving.net/news/articleView.html?idxno=1697721

2022.04.07

[수상] FLY 2022 선정기업 수상

스타트업 꿈과 아이디어를 공유하는 축제의 장 'FLY 2022'가 31일 벡스코(부산전시컨벤션센터)에서 열렸습니다.부산광역시, 부산상공회의소, 부산테크노파크가 공동 주최하고 부산연합기술지주가 주관한 ‘FLY 2022’가 지난 3월 31일 벡스코 APEC홀에서 개최되었습니다. FLY 2022 슬로건은 'We can fly!, 2030 창업 도시 부산' 입니다

2022.03.31

[과학에세이] 화석연료보다 더 긴 수소에너지시대 온다

최근 우크라이나와 러시아의 전쟁으로 세계가 안보와 경제에 빨간불이 켜져 대한민국 또한 불안한 국제정세를 면밀히 주목하고 있다. 특히, ℓ당 2000원에 육박하는 고유가로 많은 분이 어려움을 겪고 있는 이 시기에 또 다시 에너지의 중요성이 거론되고 있다. 현재 주요 에너지원인 화석연료는 거의 전 분야에서 사용되고 있다. 하지만 화석연료 시대가 시작된 1750년 이후 대기 중 이산화탄소의 농도는 31% 증가했다. 이로 인한 기후변화는 지구 생물권에 질적 영향을 미쳐 생물을 멸종시키고 인류를 식량난에 빠뜨리고 있다.지구의 임계점은 지구가 버텨낼 수 있는 능력의 한계를 말한다. 원래 지구는 자연 생태계에 유입된 오염 물질을 스스로 정화하는 능력을 가지고 있다. 하지만 능력을 벗어나면 지구는 원래의 상태로 돌아갈 수 없다. 많은 연구자들이 지구의 임계점을 산업혁명 이전을 기준으로 온도가 2℃ 상승한 시기라고 예측한다. 앞으로 4200억 ｔ의 이산화탄소를 사용하면 지구의 온도가 1.5℃ 상승한다고 하지만 이 양은 우리가 평균적으로 매년 배출하는 이산화탄소 양을 계산해 보았을 때 10년 치 밖에 되지 않는다. 더구나 2021년 현재 지구의 온도는 이미 1.2℃ 상승에 달했으며 이 속도로는 2030년 이전에 1.5℃ 상승에 도달할 것으로 보고 있다.전 지구적 기후변화 위기에 대응하기 위해 2018년 유엔 IPCC 총회에서는 ‘지구온난화 1.5℃ 특별 보고서’가 만장일치로 채택되었다. 여러 국가에서 화석 에너지에서 저탄소 에너지로 전환해 2050년까지 탄소 배출을 하지 않는 대책을 세우고 있다.저탄소, 친환경 에너지원이 활성화되기 위해서는 어떤 요소를 가지고 있어야 할까? 화석연료가 활성화될 수 있었던 가장 큰 이유는 에너지의 저장이다. 화석연료는 에너지원이자 에너지 매개체의 역할을 수행하기 때문에 특정 장소에 보관하다 우리가 원하는 시기와 장소에 발전을 통해 전기를 만들어 낼 수 있다. 또한 다른 지역으로 쉽게 이송시킬 수 있다. 에너지의 저장과 이송이 가능하다는 점은 화석연료 자체가 거래가 가능해져 경제적인 의미를 갖기도 한다. 이런 저장과 이송의 장점이 화석연료가 인류의 주요 에너지원으로 자리 잡을 수 있게 된 핵심요소였다.하지만 친환경 에너지로 꼽히는 풍력과 태양광은 에너지원일 뿐 매개체의 역할을 하지는 못한다. 이에 비해 MW 규모 이상의 대용량 에너지 저장에는 수소 저장 기술이 가장 우위에 있어 수소에 주목하게 되었다. 수소는 물리적 화학적으로 저장기술이 연구되고 있다. 또한 수소는 물을 수소와 산소로 분해시키는 수전해 기술을 통해 생산할 수 있다. 여기에 에너지 밀도가 휘발유의 4배, 천연가스의 3배 정도로 높아 운송수단의 연료로 적합하며 발전, 난방 등 넓은 사용범위를 가져 에너지 매개체로 사용될 수 있다.궁극적인 목표인 탄소 제로에 도달하기 위해서는 수소를 생산하는 전 과정에서 이산화탄소를 방출하지 않아야 한다. 이산화탄소 등의 온실가스를 배출하지 않고 친환경적으로 생산되는 수소를 그린수소라 한다. 그린수소의 대표적인 방법으로는 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 방식인 수전해가 있다. 전 세계적으로 수소 생산 중 수전해를 통한 수소 생산은 4% 수준밖에 되지 않는데 아직 기술적으로 많은 연구와 실증이 필요하다. 수전해 기술이 활성화되고 그린수소가 상업적으로 널리 사용되기 위해서는 신재생에너지의 간헐성과 비용이 개선되고 수전해 기술이 발전해 생산비용이 감소해야 한다. 탄소 중립 사회를 위해서 친환경 수소사회의 시작점인 ‘그린수소’의 대용량 생산으로 수소에너지의 보편적 상용화를 이루어, 탄소로부터 자유로운 친환경에너지의 대전환을 맞이해야 한다.수소는 모든 유형의 에너지 가운데 가장 가볍고 가장 비물질적인 것으로 연소 효율도 가장 뛰어나다. 또한 매우 유연한 에너지원이기에 다양한 형태로, 광범위한 영역에서 사용될 것이다. 수소산업의 인프라가 구축되어 에너지 패러다임의 변화가 찾아온다면 산업혁명 시대를 이끈 화석연료보다 더 긴 수소에너지 시대가 열릴 것이다. 보도링크 : http://www.kookje.co.kr/news2011/asp/newsbody.asp?key=20220315.22022003552

2022.03.14

[보도자료] ‘자연보존과 과학기술이 공존하는 친환경 수소에너지 개발에 매진하다’

[한국미디어뉴스통신=박주환 기자] 주기율표 가장 윗줄 왼쪽에 위치한 원자번호 1번은 원소기호로 H, 바로 수소다. 수소는 물 수자와 본디 소자가 합쳐져 ‘물을 구성하는 물질’이라는 의미를 가지고 있다. 수소는 꿈의 에너지이자 오염물질을 배출하지 않는 청정에너지다. 또한 수소는 결코 고갈되지 않는다. 화석연료는 에너지를 생성하는 과정에서 환경오염물질과 온실가스인 이산화탄소를 배출하지만 수소는 전기를 만들면서 부산물로 순수한 물만을 남긴다. 그리고 물은 다시 수소를 생산할 수 있는 원료가 된다. 물을 나누면 수소와 산소가 나오는데 수소와 산소를 결합하면 에너지와 물이 나오고 물을 분해하면 또 수소와 산소가 나오니 수소는 무한한 에너지라 할 수 있다.부산대학교 사회환경시스템공학과 권순철 교수는 자연보존과 과학기술이 공존하는 친환경 수소에너지 개발에 앞장서 새로운 미래 가치를 창조해 나가는 데 일조하고 있다. 권 교수는 “최근의 에너지 패러다임은 탄소를 발생하는 화석연료의 사용을 줄이고 수소를 늘리는 쪽으로 향하고 있다. 수소는 태양빛이 있는 곳, 바람이 있는 곳, 그리고 파도가 있는 곳이라면 어디서든 만들어낼 수 있다. 수소에너지를 사용하는 것은 지구의 지속가능성을 위한 에너지의 진화로 궁극적으로 수소에너지를 사용하는 것은 탄소중립시대를 맞이한 에너지전환의 필연적인 흐름”이라고 강조했다.수소에너지 시대가 본격적으로 도래하기 위한 핵심은 바로 연료전지다. 연료전지는 내부에 내연기관처럼 열에너지가 아닌 수소와 산소의 전기화학 방식으로 전기를 생산한다. 연료와 산화제를 화학적으로 반응시켜 전기를 발생시키는 장치가 아닌, 수소와 산소의 반응을 통해 전기를 발생시키는 발전기라 할 수 있다. 그린인프라 및 저영향 개발 기법을 활용한 전기 물분해 반응을 통해 수소를 생산하고, 수소연료전지를 구동하는 기술력으로 자립형 에너지 시스템의 수립을 통해 보다 진보된 수소 에너지 시스템을 구축해 가고 있는 권 교수는 특히 세계 최초로 물을 수소로 분해하고 다시 합치는 과정에서 발생하는 전기를 이용한 ‘워터보트’를 개발해 학계의 주목을 받았다. 수전해 시스템으로 수소를 생산하여 동력을 얻는 시도는 세계 최초이며, 수소연료전지를 선박에 이용한 것은 국내 최초의 시도다. 핵심 기술인 LID 기법(Low Impact Development, 저영향 개발기법)을 활용해 수소를 생산, 수소연료전지를 구동하는 기술은 LID 기법으로 집수된 우수 및 중수를 재활용하여 신재생 에너지 생산 및 저장시스템을 구축하는 기술로, 권 교수는 우수의 정화과정을 거쳐 정수를 제조한 후 전기 물 분해 반응으로 수소를 생산하고 수소연료전지를 구동해 건물 내 에너지원으로 사용하는 신재생에너지 시스템 구축을 목표로 하고 있다.수소에너지가 화석연료를 대체하고 환경친화적인 에너지시스템 구축에 중요한 역할을 담당하기 위해서는 수소에너지를 경제적이고 안정적으로 생산할 수 있어야 하며 사용에 용이하게 저장되고 보급되어야 한다. 하지만 우리 수소에너지의 기술수준은 아직도 상용화 단계에 미치지 못하고 있으며 경제성을 갖기 위해선 많은 시일이 소요될 것으로 보인다. 권순철 교수는 조직적이고 체계적인 기술력을 확보하기 위해 부산대학교 기술지주회사인 케이워터크레프트를 설립, 친환경 연구 개발을 수행하며 인간과 자연이 공존하는 세상을 만들어가고 있다. 케이워터크래프트는 수전해 기반 에너지 저장 솔루션 기술을 보유한 기업으로, 산소발생 공기청정기, 수전해수소발전기 등을 생산하고 있다. 세계 최초로 물로 구동하는 에너지 자립형 수소보트인 ‘워터보트’를 개발하였으며, 물을 전기분해 할 때 발생하는 산소를 이용한 복합 집진/ 흡착 필터 방식의 산소발생 공기청정기인 ‘워터에어’도 개발했다. 또한, 장애인들이 연료충전에 대한 불편함 없이 편리하게 이동할 수 있도록 수전해 기반 에너지 생산저장 시스템을 이용한 ‘워터체어’라는 전동휠체어도 개발진행중이다.3kW급 에너지 자립형 수전해, 수소연료전지 발전기영국의 물리화학자 프레드릭 소디는 모든 과학의 바탕은 바로 에너지라고 말했다. 고유가 지속, 석유 자원의 고갈 위기 등 전 세계적 초미의 관심 속에서 각국은 안정적 에너지 확보를 위해 전쟁 중이다. 친환경적이며 무한하고 어디에나 존재하는 수소. 수소는 인류의 미래를 보장하는 이상적인 에너지이며 수소에너지로 그려가는 미래는 이미 마련되고 있다. 지구온난화를 해결할 수 있는 깨끗하고 친환경적인 에너지를 꿈꾸는 많은 사람들에게 수소에너지는 탄소중립시대를 열어가기 위해 반드시 필요하다. 권순철 교수는 “다가오는 수소에너지 시대는 그 동안 탄소를 중심으로 구축되어 온 에너지 기반이 수소를 중심으로 전환되는 미래의 경제 시스템을 의미한다.”며 “앞으로도 에너지 산업 부양을 위한 기술개발에 매진해 국가 발전에 이바지하고 국민적 관심을 확대해 나가겠다.”고 의지를 피력했다. 보도링크 : http://www.kmunews.co.kr/news/articleView.html?idxno=16386

2021.12.23

[과학에세이] 수소에너지, 왜 암모니아를 주목하는가

삭힌 홍어를 드셔본 적이 있는지? 삭힌 홍어는 상한 듯한 지독한 냄새가 나는데 왜 먹어도 배탈이 나지 않는 것일까? 홍어는 바닷물에서 삼투압을 조절하기 위해 많은 요소를 가지고 있는데, 이런 홍어를 숙성시키면 요소가 분해되며 암모니아가 발생해 강력한 냄새를 내뿜는다. 이 암모니아가 부패 박테리아의 증식을 억제시켜 우리는 삭힌 홍어회를 먹어도 탈이 나지 않는다.우리에게 지독한 냄새로 기억되는 암모니아는 어디에 사용되는지? 지구에서 인구가 증가하며 발생한 식량난에 식량의 수요와 공급을 맞추기 위해 대량으로 비료를 생산해야 하는 과제에 직면했다. 유일한 방법은 공기 중 풍부한 질소를 질소 화합물로 변형시켜 비료를 만드는 것이었다. 이 문제를 해결하기 위해 많은 과학자들은 암모니아 합성연구에 전념했는데, 이 암모니아는 땅의 양분으로 필요한 질소를 가지고 있기 때문이다. 그 결과 하버의 연구를 통해 암모니아의 대량 생산이 가능해져 비료를 만드는 데 활발히 사용되고 있다.세계적으로 기후변화와 환경오염에 관심을 가지며 탄소중립이라는 목표를 세우게 되었다. 탄소중립은 친환경적 에너지를 찾는 계기가 되어 수소에너지에 주목하게 되었는데, 수소는 우주에서도 가장 풍부하게 존재하는 원소다. 또한 수소를 연료로 사용하면 이산화탄소가 배출되지 않으며 고갈의 걱정 없이 재생 가능한 에너지 자원이다. 하지만 수소를 생산하는 과정에서 화석연료를 사용하면 이산화탄소를 배출하는 그레이 수소가 돼 친환경이 되지 못하는 아이러니한 상황이 연출된다.이런 단점을 보완하기 위해 신재생에너지로 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 수전해 방식을 통해 완전한 친환경 그린수소 에너지를 생산하고 있다. 재생 가능한 친환경 에너지이지만 수소는 저장과 운송이 까다롭다는 단점이 있다. 기체 특성상 저장 시 부피가 커져 저장용기의 측면에서 효율성이 떨어지는데, 이러한 문제점을 해결하기 위해 수소를 액화시켜 만드는 대안이 있다. 하지만 수소를 액화시키기 위해서는 영하 253도까지 냉각을 시켜야 하고 많은 에너지가 필요해 아직 효율을 높이기 위한 연구가 진행 중이다.수소와 질소를 결합해 온도와 압력을 가하는 하버-보슈 공정에 의해 만들어진 암모니아는 탈수소화 반응을 통해 암모니아에서 수소를 생산할 수 있으며, 이는 수전해 방식과 함께 또 다른 그린수소 생산방식이다. 이때 생성된 질소는 역으로 수소화 반응을 통해 암모니아로 재생이 가능하다. 암모니아는 상온에서 6기압의 압력으로 저장하면 액화가 가능한데 상온, 상압과 유사한 조건에서 액상으로 운송 및 저장이 가능하다는 점은 많은 에너지를 필요로 하지 않는다는 부분에서 이점이다. 또한 부피 대비 저장용량이 액화수소보다 1.7배가 높아 운송률을 70% 정도 향상시켜 효율성을 높일 수 있다. 수송 시에는 온도와 압력에 따른 상태변화 특성이 LPG와 비슷하여 기존 LPG의 탱크를 이용할 수 있다. 기존 저장 방식 및 트럭 기차 배 및 파이프라인과 같은 운송 인프라를 사용하는 것은 경제적 측면에서도 유리한 모습을 보인다.하지만 암모니아는 질소와 수소가 강력하게 결합되어 있어 수소를 분리하기 위해서는 600~700도 정도 고온의 에너지가 필요하고 암모니아에서 수소를 추출하기 위한 고효율 장수명 촉매 개발이 필수적이다. 최근 세계 각국에서 특수 촉매를 이용해 암모니아로부터 간단하게 수소를 분리하는 방법을 연구하고 있다. 최근에 암모니아 친환경 에너지 특구로 부산이 세 번째로 신규 규제자유 지역으로 지정되었다. 이번 특구에서는 암모니아 기반 연료전지 하이브리드 친환경 선박 실증, 이동형 액화암모니아 표준용기 실증, 그리고 이동형 암모니아 연료선박 벙커링 실증을 통해 암모니아 관련 인프라를 구축하고 국제 표준을 선도하여 탄소중립 신산업 생태계를 조성할 수 있는 기회를 부산에서 펼칠 수 있다. 이를 통해 국내 친환경 조선산업의 신산업 발굴과 역량 강화 및 지역균형발전의 초석이 마련되기를 기대한다. 보도링크 : http://www.kookje.co.kr/news2011/asp/newsbody.asp?key=20211221.22022005538

2021.12.20

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