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이 기술은 메탄가스를 다음의 반응과 같이 직접 수소와 탄소로 분해하여 수소를 생산하는 기술로, 앞에서 언급한 SMR 공정과 같이 물(수증기)과 Methane를 사용함에 따라 발생하는 CO2 처리 공정인 CCS 공정없이 적용이 가능한 수소생산 기술이며, 재생에너지를 이용한 경우 실제로 탄소의 배출이 없는 기술임

2000년에 설립된 제4세대 원자로 국제 포럼에서 향후 2020~2030년에 등장할 발전용이 아닌 원자로의 개발을 합의한 바 있는데, 이들 원자로의 개발 목적은 대량 수소 생산용 원자로의 개발과 시장진입을 목적으로 하고 있음

고체 산화물 전해조(SOEC, Solid oxide electrolyser cell)를 이용한 수소생산 기술의 원리는 앞에서 언급한 바와 같이 AEL 및 PEM공정과 같이 물의 전기분해를 통한 수소생산 기술들 중 하나로, 수소와 산소를 이용하여 전기를 생산하는 연료전지의 역반응을 적용한 기술로 다음과 같은 반응으로 진행됨

고분자 전해질 막 전기분해(PEM, Polymer electrolyte membrane)은 물의 전기분해로 발생한 수소 이온의 이동 특성을 강화한 고분자막을 이용하여 수소를 생산하는 기술로, AEL 수산기(OH-) 이동에 영향을 주는 격막 대신에 proton(H+)의 이동을 촉진하기 위하여 Proton exchange membrane(PEM)을 적용한 기술로 다음과 같은 반응으로 전기분해가 진행되어 수소를 생산함

알카리 수 전기분해(AEL, Alkaline water electrolysis)에 의한 수소 생산기술은 물 전기분해로 수소를 생산하는 물 전기분해 수소생산 기술 중의 하나로써, 전기분해의 효율성을 증대하기 위하여 순수에 전해질로 염기성 성분을 첨가하여 수소를 생산하는 기술임

부분산화(POX, Partial oxidation) 수소 생산기술은 원료로 공급되는 메탄 등의 탄화수소를 일부는 연소하여 개질반응의 반응열로 공급하고, 과잉의 원료로부터 수소를 생산하는 기술로, 자열개질(ATR)과 유사한 기술적 특성을 가진 수소생산 기술임

자열개질(ATR, Auto-thermal reforming) 수소 생산기술에 이산화탄소 포집 및 저장 공정이 적용된 수소 생산기술로, 자열 개질공정에서 배출되는 이산화탄소를 포집, 저장하는 공정이 추가된 저탄소 수소생산 기술임

자열개질(ATR, Auto-thermal reforming) 수소 생산기술은 스팀 메탄개질(SMR)과 유사한 기술적 원리가 적용된 천연가스 기반의 수소 생산 기술인데, 공정의 운영방법이 SMR과는 많은 차이를 나타내고 있으며, 원료로 공급된 메탄(천연가스)의 일부는 자체 개질 반응열으로 충당되고 나머지 메탄은 산소와의 결합으로 일산화탄소와 수소로 전환되는 시스템으로 다음과 같은 반응식이 적용됨

이 기술은 스팀 메탄 개질(SMR) 공정에 이산화탄소를 회수할 수 있는 포집공정이 추가적으로 적용된 스팀 메탄 개질 수소 생산기술로, SMR 개질반응에 필요한 반응열 공급을 위하여 사용되는 화석연료의 연소과정과 개질공정의 수소 정제공정에서 배출되는 이산화탄소가 포집의 대상이 되고 있음

스팀메탄개질(Steam Methane Reforming, SMR) 공정은 탄소와 수소로 구성된 메탄(CH4)을 고온(850~900℃)에서 수증기와 반응시켜 탄소와 수소의 결합형태를 탄소와 산소의 결합으로 변형시키면서 일산화탄소(CO)와 수소를 생산하는 기술로써, 다음과 같은 반응식으로 진행됨

수소 공급 체계에서 생산된 수소의 저장과 수송 및 최종 소비처에 공급되는 시스템을 고려하였을 때, 앞에서 언급하였듯이 저장과 수송의 효율성을 제고하기 위하여 액화과정을 통하여 액체 상태의 수소로 저장, 수송되고 있으나, 수소를 이용하는 대부분의 수소 이용처에서는 기체 상태의 수소를 요구하고 있어 액체 수소의 기화 과정(Re-gasification, Vaporization, Evaporation)이 필요함

수소 생산공정에서 생산되는 수소는 대개 가스 상태로, 생산공정의 특성에 따라 최종적으로 생산되는 압력이 상이한데, 대표적으로 SMR인 경우는 약 20 bar, 전기분해인 경우 거의 대기압으로 상태로 생산, 공급되는 등 약 20~80 bar의 가스상태로 생산됨

이 기술은 앞에서 언급하였듯이 가압을 통하여 수소 단위 중량 당 부피를 감소시켜 저장 및 수송 능력을 향상하는 액체수소(LH2)의 저장기술과 유사한 기술적 원리가 적용되는 기술인데, 액상이 아닌 기체상태의 수소를 고압(200 bar이상)으로 저장하는 기술임 (상온 200 bar에서의 압축수소 밀도 : 15.6 kg-H2/m3)

기체 상태의 가스를 액체 상태로 변환하여 물리적으로 밀도를 높여 작은 부피에 보다 많은 량의 수소를 저장할 수 있는 기술로, 매우 단순한 기술적 원리를 나타내는 기술인데, 원리적으로 이미 많은 분야에서 적용되고 있는 기술임

이 기술은 지하에 존재하고 있는 견고한 암염층에 물을 이용하여 소금을 용해하여 공간을 확보하고 여기에 가스를 저장하는 시스템으로, 생산된 수소를 물리적인 방법(가압)으로 저장하는 기술로, CAES(Compressed Air Energy Storage) 시스템과 유사함

화석연료 주도의 현재 에너지 시스템에 대한 환경적 영향을 축소하기 위하여 도입되고 있는 수소경제 사회의 첫 번째 과제는 기존 에너지 공급 시스템에서 저탄소 공급 시스템으로의 전환인데, 이 중에서도 천연가스 또는 전기를 이용하는 난방용 및 산업용 열에너지 공급 시스템을 무탄소 공급 시스템으로의 전환임

육상 교통수단인 탱크로리 트럭을 이용하여 생산된 액체 암모니아를 중·소 용량으로 수요처에 공급하는 기술로, 앞에서 언급한 바와 같은 수소의 트럭 이송과 같이 근거리(약 100km)의 다수 수요처에 유연성 있게 액체 암모니아를 이송하는 기술임

이 기술은 LNG 운반선을 이용한 국제 운송과 같이 이미 적용되고 있는 기술로, 선박을 이용한 장거리 운송수단인데, 선적의 대상물이 LNG에서 액체 수소와 암모니아로 대체된 형태의 보편화된 운송기술임

수소의 상 하차 및 이송 목적지의 변화에 대한 유연성이 비교적 우수한 트럭 수송 수단에 비하여 공급처와 수요처가 정해진 경우에 전용 파이프라인을 통하여 압축 수소를 주로 이송하는 방법으로, 대개 공급 수소의 압력이 100 bar를 기준으로 고압과 저압으로 구분하고 있음

육상 운송수단인 트럭을 이용하여 비교적 단거리에 수소를 이송하는 방법으로, 액화 또는 압축 수소의 특성에 따라 제착된 탱크로리 또는 튜브 트레일러를 이용하여 수요처에 공급하는 기술인데, 수송하고자 하는 수소의 특성에 따라서 상온 또는 극저온 유지는 물론 고압(275~500 bar)으로 수소를 약 100 km 내의 거리와 소량의 운송에 주로 적용되는 이송 수단임