주요국가의 수소 활용 전략 책정(전편) : 유럽의 동향
새로운 에너지원으로서 수소의 활용이 주목받고 있다. 수소는 에너지로 사용할 때 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않는다. 산업계에서는 이미 수소가 이용되고 있지만, 대부분은 천연가스 등 석탄 연료를 사용하여 생산한 수소이며, 수소 생산 시 CO2가 발생한다. 그래서 재생에너지를 이용하는 수소의 전기분해로 생산한, 생산부터 사용까지 CO2를 배출하지 않는 수소를 도입하기 위한 움직임이 발전하고 있다. 그러한 수소는 ‘저탄소 수소’ 및 ‘클린 수소’, ‘그린 수소’ 등으로 불리며, CO2 배출량이 많은 제철업이나 항공ㆍ해운업 등에서 제품의 저탄소화 또는 탈탄소화를 가능하게 하는 에너지로 기대 받고 있다. 이 글에서는 수소의 활용을 위해 실시되고 있는 실증 프로젝트 및 주요국가ㆍ지역의 수소 전략에 대해 전편, 후편으로 나누어 설명한다. 새로운 에너지원으로 주목받는 수소 수소는 연소(산소와 결합) 시 CO2를 발생시키지 않지만, 연소 시 CO2가 발생하지 않더라도 생산 방법에 따라서는 일부 CO2를 발생시키는 경우가 있다. 그러므로 수소는 생산 시 CO2를 배출하는지에 따라 주로 3종류로 나뉜다. 재생에너지를 사용하는 수소의 전기분해로 인해 CO2를 배출하지 않고 만들어지는 것을 그린 수소, 화석 연료에서 유래하지만 CO2를 회수ㆍ(효율적인) 이용ㆍ저장(CCUS)하는 것을 블루 수소, 화석 연료에서 유래하며 CCUS를 수행하지 않는 것을 그레이 수소라고 부른다. CCUS는 수소 생산 시 발생하는 CO2를 회수ㆍ저장함으로써 수소의 생산하고 소비하는 과정에서 생기는 CO2를 넷제로로 만드는 구조다. 가장 친환경적인 것은 그린 수소지만, 그린 수소의 가격은 그레이 수소에 비해 비싸다. 국제 재생에너지 기관(IRENA)은 그린 수소의 생산을 확대하지 못하는 이유는 경제성이며, 그린 수소의 생산 가격이 그레이 수소나 화석 연료와..... (더보기)
주요국가의 수소 활용 전략 책정(후편) : 미주, 아시아, 자원수출국의 동향
수소를 활용하기 위해 실시되고 있는 실증 프로젝트와 주요국가ㆍ지역의 수소 전략에 대해, 전편인 ‘주요국가의 수소 활용 전략 책정(전편) : 유럽의 동향’에서는 유럽을 중심으로 다루었지만, 유럽 이외의 지역에서도 수소 이용 및 산업으로서의 육성에 관한 정책이 잇달아 책정되고 있다. 수소 전략이라는 명칭을 내걸지 않아도 에너지 정책이나 기후 변화 정책, 연료전지차에 관한 정책을 바탕으로 수소의 활용 및 수소 활용을 위한 인프라 정비, 실증 프로젝트를 진행하고 있는 국가ㆍ지역들이 있다. 후편에서는 미주, 아시아, 자원수출국의 상황을 해설한다. 실증 프로젝트를 진행하는 미국, 국가 수소 전략을 책정한 칠레 미국에서는 에너지부의 주도로 수소 및 연료전지 관련 실증 프로젝트 H2@Scale Project가 진행되고 있다. 예를 들어, 텍사스주에서는 미국의 컨설팅 조사 기업 프론티어 에너지가 미쓰비시 중공업과 도요타 모터 노스아메리카, 텍사스 대학 오스틴 캠퍼스, 신에너지 연구개발 기관 GTI 등과 연계하여 함께 프로젝트를 추진하고 있다. 그밖에도 주 단위로 운송 부문의 GHG(온실가스) 배출 억제 수단으로서 수소 연료전지차가 도입되고 있다. 예를 들어, 캘리포니아주에서는 제로에미션차 행동 계획을 책정하였고, 2018년에 개정할 때 20개의 수소 스테이션을 설치할 것이라는 목표를 설정했다. 멕시코는 에너지 주권을 중시하는 안드레스 마누엘 로페스 오브라도르(AMLO) 정권이 탄생하면.... (더보기)
‘혁신 전지’의 가능성
혁신 전지란 무엇인가. 명확한 정의는 없지만 액계 LIB의 성능(질량 에너지 밀도 등) 및 안전성, 내구성을 대폭 향상할 수 있는 2차 전지를 말한다. 전고체 전기, 3종류가 경쟁 유력한 후보로는 먼저 양극, 전해질, 음극 전체를 고체로 만드는 전고체 전지가 있다. 전해액을 없애기 때문에 각 셀마다의 케이스가 필요치 않다. 하나하나의 전지를 직접 적층(바이폴라화)할 수 있기 때문에, 부피 및 질량 에너지 밀도를 높일 수 있다. 지난번에 토요타와 토요타 자동 직기가 고생해서 개발한 액계 니켈 수소(Ni-MH) 전지의 바이폴라화를 소개했는데, 전고체 전지라면 이를 쉽게 할 수 있다. 물론 액체가 누출되지 않으므로 안전성을 향상할 수 있다. 온도 특성에도 뛰어나다. 섭씨 –30도의 초저온에서도 액계 LIB와 달리 동결되지 않는다. 액계 전지의 경우 성능이 열화되는 섭씨 60도 이상이 되지 않도록 식혀야 하는데, 전고체 전지는 그럴 필요가 없다. 전압을 높임으로써 급속 충전 내성도 생긴다. 그에 더해 수명이 길 것으로 기대되며, 전 세계적으로 연구가 진행되고 있다. 연구의 포인트는 다양하다. 높은 Li 이온 전도율을 보이는 고체 전해질의 재료 구조를 찾는 것, 충/방전 시 음극 활물질이 팽창ㆍ수축하는 데 대한 내성을 높이는 것, 양전극과 고체 전해질의 계면 내성을 높이는 것, 음극에서 리튬을 석출하여 합선(덴드라이트 : 수지상 석출)을 억제하는 것이다. 자동차용 전고체 전지는 양극, 전해질, 음극 등 다양한 미립자를 적층한..... (더보기)
그래핀 전지의 新기능
2020년 그래핀은 이차원 허니컴(honeycomb) 격자로 배치된 탄소 원자 시트이며, 그 독자적인 특성으로 인해 ‘경이로운 소재’로 알려져 있다. 훌륭한 열 및 전기 도체이며, 유연성이 매우 좋고 가볍고, 거의 투명하며, 같은 두께의 철보다 강도가 100배가 높다. 또한 그래핀은 친환경적이며 지속 가능하기 때문에 폭넓은 용도에서 무한한 가능성을 갖추고 있다. 가장 유망한 용도 중 하나는 차세대 전지이다. 그래핀은 금속공기 전지, 레독스플로우 전지, 리튬메탈 전지, 리튬유황 전지, 또한 중요한 것으로서 리튬이온 전지 등 다양한 종류의 전지와 통합할 수 있다. 그래핀을 화학적으로 처리하면 양극과 음극 모두에 적합한 다양한 형태로 만들 ..... (더보기)
XAI(Explainable AI, 설명 가능한 AI) : 신뢰할 수 있는 인공지능이 기반이 되는 사회를 위하여
2020년 이 기사는 AI의 블랙박스 문제에 대한 해결책 중 하나인 XAI(Explainable AI, 설명 가능한 AI)에 관한 내용이다. AI의 블랙박스 문제 다양한 업무에서의 기계학습, 심층학습 성능이 극적으로 향상함에 따라, AI는 폭넓은 산업에서 활용되게 되었다. 자연언어 처리, 패턴 인식, 화상 인식, 음성 인식, 기계 번역, 로보틱스 등 다양한 기능이 전에 없던 정밀도로 실현되어, AI는 이제 의료에서 교통, 전력 공급까지 생활의 모든 면에 관여하며 광범위하게 사용되고 있다. 그리고 더욱 고도의, 스스로 지각하고, 학습하고, 결정하며, 행동하는 자율적인 시스템으로 진화할 것이라는 기대감도 생겨나고 있다. 하지만 그와 동시에 우려의 목소리도 적지 않다. 앙상블 학습(Ensemble Learning) 및 심층학습, 강화학습에 근거한 AI는 학습 과정이 복잡하며, 따라서 그 추론 및 인식, 예측의 결과가 블랙박스화되어, AI가 어떻게 그러한 판단을 내렸는지 확인하기 어렵다는 것이 문제다. 모델의 설명 가능성과 성능의 트레이드 오프 AI가 블랙박스라는 사실이 최근 자주 지적되고 있는데, 모든 기계학습 모델이 블랙박스인 것은 아니다. 회귀 모델 및 결정목 모델 등에서는 입력 데이터와 모델 출력의 결정값 사이의 관계를 비교적 이해하기 쉽다. 그래서 블랙박스와 대비하여 화이트박스 모델이라 부르기도 한다. 모델의 설명 가능성과 그 성능은 일반적으로 트레이드 오프의 관계에 있다. 인간이 관리할 수 없을..... (더보기)
