공격적인 탄소 중립 목표는 기후 친화적인 수소를 비롯한 재생 에너지원에 대한 투자와 관심을 유도하고 있습니다. 수소를 향한 관심이 새롭지 않지만, 진짜 새로운 것은 탈 탄소화를 달성하기 위한 전 세계적인 의무를 충족하기 위한 것이 수소의 역할입니다. 실제로 지난 10년간 특히 탈 탄소가 어려운 산업과 가치 사슬 전반의 다양한 응용 분야에서 화석 연료를 대체하는 에너지원으로서 수소의 잠재력을 파악한 산업이 많아지면서 수소 수요가 28% 증가했습니다.
수소를 생산하는 방법은 무수히 많으며, 그중 일부는 탄소 부산물을 만들고 배출 가스는 발생하지 않더라도 모두 고유한 복잡성을 가지고 있습니다. 가장 이상적인 것은 배출 가스 없이 순수 재생 에너지에서 추출한 '그린 수소' 생산에 중점을 두는 것 입니다. 그러나 그린 수소를 확대하고 상용화하는 것은 인프라 구축 및 신뢰성, 안전성 확보, 경쟁력 있는 비용으로 제공하고 그린 수소가 적재적소에 제공될 것이라는 고객의 신뢰를 위해 많은 노력이 필요 합니다.
그동안 블루 수소와 그레이 수소를 포함한 다양한 수소를 생산하면 현재의 수요를 맞추고 수소 채택을 더 촉진하며 주요 실전 경험을 제공하여 비용을 절감하는 데 도움이 될 수 있습니다. 모든 신규 산업과 마찬가지로 더 빠른 발전을 위해서는 가치 사슬 전반에서 눈에 띄는 진전을 이루어야 합니다.
수소에 대한 수요가 증가하면서 업계는 생산 및 분배를 촉진하고 확장해야 합니다. 기업은 탄소 포집을 통해 전해조 또는 스팀 메탄 개량기를 사용하여 공정 향상 및 강력한 데이터 분석을 결합한 고급 자동화 기술을 활용하게 됩니다. 적절한 기술은 생산성 향상, 가변성 감소, 에너지 사용량 감소, 배출량 감소 및 운영 지속 가능성 검증에 도움이 될 수 있습니다.
스마트 장치, IoT, 분산 제어 시스템, 데이터 분석, 디지털 트윈 및 고급 엔지니어링 도구를 기반으로 한 글로벌 자동화 설계를 통해 플랜트는 하나의 시설을 설계하고 쉽게 확장하며 학습 정보를 가속하고 운영 효율성을 향상 하며 예방 정비의 이점을 누릴 수 있으며 자산의 생명 주기 비용을 최적화 할 수 있습니다.
에머슨은 전해조 효율성에 대한 정보와 대규모 그린 수소 생산 시스템 개발에 중요한 역할을 할 PosHYdon이라는 파일럿 프로젝트를 진행하고 있습니다.
PosHYdon은 네덜란드 오프쇼어에서 수소를 생산하고 풍력 터빈의 청정 전기를 활용하여 생산 공정에 전력을 공급하여 재생 연료를 생성합니다. 이 방법은 해수를 탈염수로 변환한 다음 전기 분해를 통해 안전하게 수소를 생성합니다. 이 수소를 천연가스와 혼합하고 해안으로 운반하여 전국 가스 그리드에 공급합니다.
이 프로젝트는 에머슨의 DeltaV 분산 제어 시스템(DCS) 기술을 사용하여 담수화 및 전해조 장치, 가스 혼합 및 플랜트 장비 균형을 관리하며 강화된 안전성, 프로세스 업타임 및 운영 효율성을 제공합니다.
지속 가능 수소 프로젝트는 많은 데이터 소스를 하나의 플랜트 균형(BOP) 시스템에 통합해야 하므로 까다로우며, 이 공정은 시설의 성공에 매우 중요합니다. 에머슨은 자동차 제조업체 운영의 일부를 상용 등급 수소 생산, 저장 및 급유 플랜트로 전환하기 위해 Toyota Australia와 협력하고 있습니다. 이 프로젝트는 에머슨의 DeltaV 제어 시스템을 활용하여 플랜트의 복잡한 장비에서 데이터를 수집하고 맥락화하여 수소 가스의 생산 및 저장을 더욱 쉽게 모니터링하고 운영의 지속 가능성을 검증할 수 있습니다.
에머슨의 자동화 솔루션 사업부의 수석 사장인 Mark Bulanda는 “디지털 자동화 기반을 통합하여 데이터의 장벽을 제거함으로써 Toyota Australia는 비용을 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라 시스템 성능에 대한 가시성을 높여 지속 가능성 성과를 더 쉽게 유지 및 제시하고 생산성을 높일 수 있습니다”라고 말했습니다.
또 다른 흥미로운 프로젝트는 전 세계에서 가장 큰 산업용 그린 수소 생산 및 저장 허브 중 하나가 될 것으로 예상되는 Mitsubishi Power Americas의 고급 그린 에너지 저장 프로젝트입니다. 이 시설은 인접한 Intermountain Power Agency의 Intermountain 전력 플랜트(IPP) 개선 프로젝트에 수소 공급 원료를 공급할 예정이며, 에머슨의 디지털 트윈 기술, Mitsubishi 고성능 가스 터빈 및 증기 터빈 모델이 포함된 차세대 토털 플랜트 시뮬레이션과 시운전 및 교육을 지원하는 고급 분석 솔루션이 사용됩니다. 840MW 규모의 IPP 재개발 수소 가스 터빈 복합 사이클 화력 플랜트는 2025년부터 그린 수소 30%와 천연가스 70%를 혼합하여 가동되며, 2045년에는 100%까지 증가할 것입니다.
수소를 발전용으로 사용하기 전에 변환 및 저장, 운송이 필요 합니다. 수소 누출을 최소화하고, 운송 및 전송 지점을 통과하는 수소의 양을 파악하고, 안전하고 효율적으로 처리하는 데 중점을 둡니다. 수소 저장은 고정 전력, 휴대용 전력 및 운송을 포함한 응용 분야에서 수소를 발전시키는 핵심 기술입니다. 수소 분자는 액체 수소, 액상유기수소운반체(LOHC) 또는 암모니아 분자 등 다양한 형태로 운송하고 저장할 수 있습니다. 수소 저장의 특징은 리튬 이온 배터리와 같은 다른 단기 에너지 저장 기술과 매우 상호 보완적입니다.
고진동, 고압 환경에서 과압 및 누출 우려에 관한 관리 가능한 안전 위험이 있습니다. 에머슨의 서지 방지 밸브, 진동 감지기 및 압력 레귤레이터는 신뢰성을 향상하고 비산 배출을 방지합니다.
더 빠른 기술 채택의 핵심은 기존 인프라를 활용하여 프로젝트 실행에 드는 시간과 비용을 절감하는 것입니다. 천연가스 파이프라인에서 수소를 혼합하는 것이 좋은 예입니다. 천연가스 기반 수소에 탄소 포집을 결합하여 전 세계적으로 수소 채택을 촉진하는 엄청난 기회를 제공합니다.
그러나 천연가스 인프라에서 수소를 혼합하는 것은 부식, 수소 누출, 가스 품질 및 호환성이라는 세 가지 문제를 야기합니다. 에머슨의 부식 모니터링 기술은 수소 혼합 파이프라인의 특정 요건을 충족합니다. 파이프라인의 원격 모니터링은 파이프라인 무결성을 개선하기 위해 제품 추적, 유체 조성 등 운영에 대한 정밀한 정보를 제공합니다. 수소 인증 가스 크로마토그래프는 가스 품질과 계약 사항을 보증 합니다.
캐나다 에너지 공급업체인 엔브리지는 에머슨의 기술을 사용하여 재생 전기를 사용하여 탄소를 배출하지 않는 수소를 생산하는 북미 최초의 회사입니다. 엔브리지는 수소를 천연가스 인프라에 혼합하여 3천 5백 개의 가구에 깨끗한 에너지를 공급합니다.
수소 충전소는 결국 기존 연료 충전소를 대체할 것이며 최고 성능과 안전 표준을 충족하는 시스템을 필요로 합니다. 자동화 기술은 충전소의 유지 비용 및 예상치 못한 중단을 줄이는 데 도움이 됩니다. 또한 첨단 에지 제어 기술을 통해 무인 충전소를 지원하여 실현 가능성이 높고 비용 효율적인 솔루션을 추진할 수 있습니다.
동시에 운영자는 충전소가 적정 압력으로 빠르고 안전하게 적정량의 연료를 공급한다는 확신이 필요합니다. 정확한 연료량을 공급하는 고급 계기는 비용을 절감하고 누출을 줄이며 안전한 운영을 보장합니다.
수소 연료를 청정 에너지로 전환하여 차량에 동력을 공급하는 연료 전지 또는 안정적이며, 작고 가벼운 발자취을 남겨야 합니다. 연료 전지 시스템의 최적화는 가동 중단 시간을 없애고 비용을 절감하는 데 매우 중요합니다.
에머슨은 수백 개의 효율적인 모듈식 수소 장치를 구축하여 더 깨끗하고 저렴한 수소를 생산하는 BayoTech와 협력하고 있습니다. 이 유닛의 수소 생산량은 하루에 1,000킬로그램으로, 수소 연료 차량 200대를 채울 수 있는 양 입이다. 전 세계적으로 규모를 확대하기 위해 BayoTech의 로컬 생산 허브는 에머슨의 PLC와 에지 제어 기술, 원격 모니터링 및 Microsoft Azure IoT Suite를 활용하여 자체적으로 안전하게 운영됩니다.
또한 높은 작동 압력에서 사용하도록 설계된 에머슨의 Micro Motion 코리올리스 유량계는 네덜란드에 있는 TotalEnergies의 PitPoint 급유소에서 수소 가스의 유량을 안전하고 정확하게 측정하는 데 사용됩니다. 종합 에너지 가스 모빌리티 파트너인 에머슨은 인증된 수소 디스펜서에 사용되는 유량계를 공급하는 몇 안 되는 업체 중 하나입니다.
미래 연료
수소는 환경 측면에서 지속 가능하며 다각화된 에너지 혼합의 미래이지만, 이 야심 찬 목표를 실현하기 위해서는 전체 가치 사슬에서 균형 잡힌 빠른 접근 방식이 필요합니다. 가치 사슬 전반에서 수소 솔루션을 혁신하고 확장함에 따라 비용을 절감하고, 소비자 수요와 자신감을 구축하며, 수소를 생산, 수송, 저장 및 소비하는 데 필요한 기술을 검증하도록 지원합니다. 그러나 이를 달성한다는 것은 자동화 기술, 협업 엔지니어링, 해당 분야 전문성을 가진 파트너를 비롯한 탄탄한 기반을 다지고 기존 인프라를 이용하여 수소를 대중적이고 신뢰할 만한 에너지원이자 진정한 미래 연료로 발전시키는 것을 의미합니다.
