암모니아 하면 가장 먼저 떠오르는 것은 냄새입니다. 독성이 있어 인체에는 해롭지만, 비료의 주원료로 우리에게 없어서는 안 될 물질이기도 합니다. 이 암모니아가 최근 차세대 친환경 에너지인 수소를 생산하고, 효율적인 저장과 운반을 도와준다고도 알려져 주목받고 있습니다. 이산화탄소를 배출하지 않아 그린 에너지로 떠오르고 있는 수소는 아직까지 탄소 배출 없이는 생산이 어렵고, 운송 조건도 까다롭습니다. 이 모든 것을 해결해줄 구세주로 암모니아가 등장한 것입니다. 우리가 몰랐던 암모니아의 새로운 모습, 지금부터 본격 소개하겠습니다. ◆암모니아(NH3)란? 수소 분야에서 부각 중인 암모니아는 질소와 수소로 이뤄진 화합물입니다. 상온에서 특유의 자극적인 냄새가 나는 무색의 기체로, 주로 비료 원료로 사용돼 왔습니다. 암모니아(NH3)는 질소 원자 1개와 수소 원자 3개가 결합한 화합물입니다. 암모니아에서 질소만 떼내면 수소를 대거 만들어낼 수 있으며, 비교적 쉽게 액화할 수 있어 안전하게 이동될 수도 있습니다. ◆탄소 배출 없는 그린 암모니아 암모니아는 보통 천연 가스나 석탄을 이용해 만들기 때문에 생산 과정에서 탄소를 배출하게 됩니다. 그린 암모니아는 물을 전기분해해 수소를 생산하고 여기에 공기 중 질소를 합성하는 만큼 탄소 배출이 없어 친환경적입니다. 그린 암모니아는 이산화탄소 배출 없는 그린 수소 경제를 위해서도 꼭 필요한 자원으로 주목받고 있습니다. ◆무탄소 수소 생산의 필요성 수소를 생산하는 방식에는 크게 두가지가 있습니다. 메탄 등 탄화수소 계열 연료의 개질을 통해 생산하는 기존 방식과 더불어 수전해를 통해 얻는 방법도 있습니다. 개질을 통한 수소 생산 방식은 화석연료 활용이 불가피한 탓에 이 과정에서 이산화탄소를 배출하게 됩니다. ‘탄소 제로’를 위해 수전해를 통한 그린 수소를 생산하는 연구가 활발히 이뤄지고 있습니다. 수전해를 통한 수소 생산은 전기분해 방식이라 친환경적이라 평가받고 있습니다. 다만 전기분해에 소모되는 전력이 화석연료 에너지를 통해 생산될 수도 있는 만큼 이 또한 이산화탄소를 배출하는 셈입니다. ◆암모니아로 수소를 만든다! 최근 국내 연구진이 암모니아를 이용해 기존 촉매 공정보다 약 100도 낮은 온도에서 약 40% 더 많은 수소를 생산할 수 있는 기술을 개발했습니다. 이 촉매 공정기술을 통해 같은 조건에서 수소 생산량은 40% 향상되며, 수백시간의 내구성 시험에서도 안정적인 결과를 보여주었습니다. 또한 기본 화학공정인 침전법으로 비교적 쉽고 간단한 제조할 수 있어 대량 생산과 상용화에 유리하다는 장점도 지니고 있습니다. ◆에너지 저장매체로서의 암모니아 원활한 수소경제를 구축하기 위해서는 대용량으로 저장하고 장거리 운송을 할 수 있어야 합니다. 수소는 부피당 저장 용량이 작기 때문에, 다른 형태의 화합물로 변환하여 용량을 키우고 비용을 낮출 수 있는 에너지 캐리어가 필요합니다. 암모니아는 최근 효율적인 수소 운송을 위한 에너지 캐리어로 주목받고 있는데요. 액상 암모니아 형태의 화합물로 변환하면 많은 양의 수소를 저장해 장거리 운송을 할 수 있습니다. 특히 오랫동안 비료 등으로 쓰여왔기 때문에 암모니아를 저장하고 운송하는 인프라가 갖춰져 있어 이를 활용할 수 있는 것도 장점입니다. ◆탄소 중립을 위한 그린 암모니아 협의체 등장! 지난 7월 탄소 중립을 위한 그린 암모니아 협의체 협약식이 열렸습니다. ‘2050 탄소 중립’ 목표 달성에 기여하기 위하여 그린 암모니아의 생산·운송·추출·활용의 전주기 기술 개발에 대한 기관 및 기업 간 유기적 협력 체계를 구축하고자 국내 최초로 결성됐습니다. 한화솔루션은 탄소 중립을 위해 수소 에너지의 생산·저장, 활용·실증, 산업 육성 등 생태계 조성을 위한 연구·개발(R&D)을 적극 추진하고 있습니다. 지속가능한 미래를 보장하는 탄소 중립을 위한 한화솔루션의 노력을 지켜봐 주기 바랍니다. 한화솔루션 블로거

몇년 전까지만 해도 디스플레이를 구부리거나 접었다 폈다 하기는 미래를 다루는 SF(공상과학) 영화에서만 할 수 있는 줄로만 여겼습니다. 롤러블, 폴더블 디스플레이는 이제 주변에서 쉽게 볼 수 있는 기술이 되었는데요. 꿈의 화질을 구현했다는 평 등 차세대 디스플레이라 불리던 OLED(유기발광다이오드)가 빠르게 시장을 장악하고 있기 때문입니다. OLED와 어깨를 겨루는 QD(퀀텀닷) 기술까지 등장해 앞으로 어떤 새로운 디플레이가 나올지 기대가 됩니다. 빠르게 변하고 있는 디스플레이 생태계에서 LCD(액정표시장치)에 이어 OLED와 QD는 어떤 기술을 기반으로 하는지 알아보겠습니다. ◆뒤에서 빛을 쏴 줘야 하는 LCD LCD는 ‘Liquid Crystal Display’의 약자입니다. 액정(Liquid Crystal)이란 액체와 결정의 중간 성질을 지닌 화합물로, 전압이나 온도에 의해 분자 배열이 변하며 색이나 투명도까지 달라지는 특성을 지니고 있습니다. LCD 패널은 크게 백라이트와 편광판, 액정 등으로 되어 있습니다. 광원 역할을 하는 백라이트에서 빛을 쏘고, 이 빛이 2개의 편광판 사이에 들어가 있는 액정을 투과하면서 영상을 표시하는 방식입니다. LCD는 대형 TV, 디지털 카메라와 컴퓨터 모니터 등 우리 생활의 전자기기에서 쉽게 찾아볼 수 있습니다. ◆스스로 빛을 내는 OLED OLED(Organic Light Emitting Diode)는 형광성 유기 화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 현상을 이용한 디스플레이입니다. 스스로 빛을 내는 자체 발광형 유기물질입니다. OLED는 백라이트 없이 소자가 자체 발광을 하기 때문에 LCD에 비해 더 선명하며, 얇게 디자인이 될 수도 있습니다. 둘둘 말리는 롤러블, 투명 디스플레이 등이 바로 OLED입니다. 화면이 구부러지거나 말리더라도 화질에 영향을 주지 않아 TV와 모니터, 휴대용 전자기기, 웨어러블 시장에서 빠르게 LCD를 대체하고 있습니다. ◆퀀텀닷, 다스플레이 시장은 벌써 꿈의 디스플레이라 불리던 OLED를 넘어선 차세대 기술을 개발하는데 관심을 돌리고 있는데요. 그 한 예가 바로 QD(Quantum Dot)입니다. 자체 발광하는 소자를 활용한다는 점에서 OLED와 유사하지만, 그 소재로 유기 화합물 대신 나노미터(㎚·10억분의 1m) 크기의 무기물인 양자점(퀀텀닷)을 사용합니다. QD는 OLED보다 색 재현력이 좋은 것으로 알려져 있습니다. ◆나노 LED, QNED QD 디스플레이 QD-OLED를 나노 LED(발광다이오드)로 대체한 것이 바로 QNED(Quantum Nano Emitting Diode)입니다. NED(Nano-Rod LED)는 막대 모양의 LED로, 무기물인 질화갈륨(GaN)을 써 OLED보다 수명이 길고 번인 현상이 적습니다. 번인은 똑같은 화면이나 이미지를 장시간 켰을 때 꺼도 그 이미지 등이 사라지지 않는 현상을 가리킵니다. ◆OLED 핵심 기술의 국산화 디스플레이 시장은 TV와 모니터, 스마트폰, 노트북 등 디지털 기기의 증가에 따라 더욱 발전하고 커지고 있습니다. 삼성전자의 폴더블 스마트폰, 노트북, ‘아이폰’과 ‘아이패드’, ‘닌텐도 스위치’ 등이 OLED 패널을 탑재하기 시작하면서 본격적인 시대가 열렸다고 알렸습니다. 한화솔루션은 최근 OLED 패널의 핵심 소재인 파인메탈마스크(FNM) 관련 기술을 보유하고 있는 더블유오에스를 인수했는데요. FMM은 OLED 패널 제조공정의 핵심 부품으로, 마이크로미터(㎛·100만분의 1m) 크기의 초미세 구멍 수천만개가 촘촘히 뚫려있는 초박형 금속판입니다. FMM에선 현재 일본이 세계 시장의 90%를 점유하고 있습니다. LED 핵심 기술의 국산화를 통해 국내 디스플레이가 세계 시장에서 우위를 지니는데 기여할 수 있도록 연구·개발(R&D)을 계속하겠습니다. 한화솔루션 블로거

낮 최고 기온이 30도를 넘는 폭염이 지속되는 요즘 체감은 35도 이상으로 올라가 그야말로 찜통 더위가 이어지면서 냉방비에 대한 부담도 더욱 커지고 있습니다. 이에 전기를 쓰지 않고도 온도를 낮춰주는 냉각 기술이 주목받고 있습니다. 이 냉각 기술의 핵심이 바로 ‘태양’이라는데요. 여름 무더위의 ‘주범’으로 여겨지는 태양이 어떻게 시원하게 해주는 냉각 기술의 주인공으로 변신하게 됐는지 알아보겠습니다. ◆맑은 날 더 춥다? 복사 냉각이란? 복사 냉각(radiative cooling)이란 대기 복사에 의한 냉각과 지구 복사(radiation)에 의한 지표면의 냉각 현상입니다. 즉 지표로부터 방출된 복사 에너지가 흡수된 복사 에너지보다 클 때 총 에너지의 손실로 차가워지는 현상을 의미합니다. 낮 동안 태양광선으로 데워졌던 지표면이 밤 사이 열 에너지를 적외선 형태로 공기 중 또는 대기권 밖으로 내보내 온도가 내려가는 현상이지요. 주로 맑은 날 바람이 약한 밤에 복사 냉각이 잘 이뤄져 안개나 서리가 곧잘 형성됩니다. ◆복사 에너지란 그렇다면 복사 에너지란 무엇일까요? 적외선이나 광선 등의 복사선이 운반하는 에너지를 의미합니다. 우리는 느끼지 못하지만 온도 있는 모든 물체는 복사 에너지를 방출하고 있습니다. 지구는 태양이 방출하는 복사 에너지를 받은 만큼 적외선과 전파에 해당하는 파장을 통해 우주로 방출하는데, 이를 지구 복사 에너지라고 합니다. 에너지를 방출하지 않으면 지구의 기온은 계속 상승해 결국 생물이 살 수 없을 것입니다. 사람의 피부도 복사 에너지를 방출합니다. 실제로 여럿이 가깝게 모여 있을 때 서로 방출하는 복사광 에너지로 따뜻함을 느낄 수 있습니다. 또 공공건물 출입 시 비접촉 방식으로 사람의 체온을 측정하는 방식이 바로 피부에서 방출되는 복사광을 이용한 것입니다. ◆‘에너지 제로’ 복사 냉각 기술 복사 냉각 기술이란 건물이나 자동차 등이 낮 동안 흡수한 열을 외부로 방출해 전기를 쓰지 않고도 온도를 낮추게 합니다. 바로 위에서 언급한 복사 냉각 원리를 활용하는데요. 주로 태양열에 의한 건축물의 온도 상승을 억제하는 목적으로 1970년대부터 등장했습니다, 별도의 에너지를 필요로 하지 않기 때문에 화석 연료의 고갈과 지구 온난화 등의 문제를 일으키지 않아 지속가능한 친환경 기술로 주목받고 있습니다. 최근에는 광학설계 기술과 나노 소재 합성, 나노 구조 제작기술 등의 발전으로 건축물 외에도 광전자 소자, 의류 섬유 등으로 복사 냉각 기술의 적용 범위가 확대되고 있는데요, 실제 이 기술을 사용한 사례에는 어떤 것이 있는지 알아보겠습니다. ◆바르면 온도 떨어뜨리는 복사 냉각 페인트 최근 국내 연구진이 바르면 표면 온도가 떨어지는 복사 냉각 페인트를 개발해 화제가 됐습니다. 이는 일반 페인트 용매에 친환경 실리카 물질을 넣어 만들어졌습니다. 이를 바르면 표면 온도를 최대 10도 정도 낮춰주는 것으로 나타났는데요. 외부 온도가 상승하면 그 열을 적외선 형태로 방출해 온도를 낮추는 원리입니다. ◆나노 광학구조 이용한 금속 열복사 냉각 기술 한여름 햇볕 아래 주차된 차량 내부 온도는 80도 이상까지 상승하는데요, 금속은 태양광을 흡수한 뒤 공기 중으로 열을 방출하지 않는 탓입니다. 따라서 자동차 외에도 건축이나 통신장비 등 야외 금속 구조물에는 강제로 열을 방출시키는 장치가 필요합니다. 최근 국내 연구팀이 열 복사를 돕는 나노 구조를 도입한 금속판으로 자체 냉각을 할 수 있는 기술을 개발했는데요, 이 금속판을 부착하면, 여름철 평균 대기온도로 약 25도를 가정했을 때 10도 이상의 냉각 효과가 예측됐습니다. 뜨거울수록 열 복사 에너지도 크기 때문에 여름철 냉각 효과는 더욱 커집니다. 또한 복사 냉각 기술을 사용한 섬유도 등장했는데요. 이 섬유로 만든 옷을 입으면 자외선과 가시광선을 반사하면서도, 몸에서 방출된 열을 흡수해 밖으로 방출시켜 체온을 낮아집니다. 요즘처럼 무더운 날씨가 계속되는 여름철 복사 냉각 기술이 우리 주변에 더 널리 적용된다면 머지않은 미래에는 굳이 에어컨을 켜지 않고도 시원하게 보낼 수 있는 날이 오지 않을까요? 한화솔루션 블로거

요즘처럼 더운 날씨에 가장 중요한 것 중 하나가 바로 수분 섭취입니다. 우리의 생명을 유지하는 절대 요소 중 하나인 만큼 깨끗한 물을 마시는 일은 필수입니다. 가끔 ‘수돗물을 그냥 마셔도 될까’라는 궁금증이 생기는데, 정말 그래도 되는 것일까요? 실제로 일본과 프랑스, 캐나다 등에서는 약 51%가 수돗물을 그냥 먹는다고 하는데요. 그에 비해 우리나라에서는 5%만이 수돗물을 그대로 먹는다고 합니다. 한번 정화되어 나오는 수돗물이지만 우리는 정수기를 쓰거나 생수를 구매하는 등 추가 비용을 지출하면서 더욱 깨끗하게 섭취하고자 노력합니다. 수돗물은 어떻게 정수되 우리에게 올까요? 우리가 사용하고 버린 물이 어떻게 하수로 처리되어 자연으로 돌아가는지도 궁금한데요. 오늘은 물의 살균과 소독에 대해 알아보겠습니다. ◆물을 소독하는 세가지 방법 물을 소독하는 방법은 크게 세가지가 있습니다. 각각 자외선(UV), 오존, 그리고 염소로 처리하는 방법입니다. 1) 자외선을 활용한 소독 방법 행주나 수건을 빨아 햇빛에 널어 놓으면 살균이 된다는 사실은 잘 알고 있을 거에요. 태양 자외선의 살균 효과 덕분인데요. 물을 페트병에 담은 뒤 6시간 정도 햇빛에 놔두기만 해도 자외선이 통과하면서 자연적으로 소독이 된다고 합니다. 이와 같이 태양광의 자외선을 이용한 소독 설비는 안전성이 높고 잔류성이 없으며 세균 제거에 효과적입니다. 하지만 상대적으로 비용이 많이 들고, 부유물질이 많으면 소독 효율이 떨어진다는 단점이 있습니다. 2) 오존을 이용한 소독 방법 오존은 3개의 산소 원자로 만들어진 분자(O3)로, 특유한 냄새가 있는 미청색의 기체입니다. 강한 산화력이 있어 살균과 소독, 표백 등에 사용됩니다. 오존이 처음 정수 처리에 살균제로 쓰이기 시작한 것은 1890년쯤으로, 당시 독일 정부에 의해 오존을 활용한 살균에 관한 연구가 이뤄진 이후부터입니다. 이후 독일과 네덜란드, 프랑스에서 오존 처리를 도입한 정수장이 생기기 시작했습니다. 오존 처리 방법은 강력한 소독 작용에 힘입어 미생물 제거 효과가 뛰어나며, 물에 오래 잔류하지 않습니다. 하지만 효과의 지속시간이 짧은 탓에 배수지에서 가정으로 오는 동안 물이 세균에 다시 오염될 가능성이 크다는 단점이 있습니다. 3) 염소를 이용한 소독 방법 수돗물을 살균·소독하는 방법 중 가장 일반적으로 많이 사용되는 게 바로 염소입니다. 염소 기체를 물에 녹이면 산화력이 매우 강한 차아염소산(HCIO) 또는 하이포염소산이라 불리는 물질이 생성되어 발생기 산소를 생성하는데, 이는 미생물의 세포막을 침투해 죽이는 강력한 살균 및 표백 작용을 합니다. 염소는 수도 정화뿐만 아니라 하수 살균 처리, 수영장 물 소독, 그리고 각종 감염병 예방에 쓰이고 있습니다. ◆산소로 물속 박테리아 박멸하는 기술 최근 공기 중 산소를 활용해 오염된 물을 그 자리에서 바로 소독하는 방법이 공개돼 화제가 되었는데요. 국제학술지 네이처 카탈리시스(Nature Catalysis)에 따르면 영국과 미국, 싱가포르 국제 연구팀이 금과 팔라듐(palladium)으로 만든 촉매를 이용해 공기 중 산소와 물에 포함된 수소를 반응시켜 순간적으로 과산화수소를 생성하는 기술을 개발했습니다. 이는 일반 과산화수소와 비교해 1000만 배 이상, 염소 소독에 비해 1억 배 이상 각각 효율적으로 대장균을 죽이는 것으로 나타났다고 합니다. 기존 정수 방법과 식수에 대한 접근성 부족한 지역에 물 소독 방법의 대체 기술로 쓰일 수 있을 것으로 보입니다. ◆수돗물, 그냥 마셔도 될까? 지금까지 물 살균기술에 대해 알아보았는데요. 그렇다면 서두에서 언급했던 ‘수돗물을 그냥 마셔도 될까’에 대한 답은 무엇일까요? 서울시 상수도사업본부에 따르면 ‘그냥 마실 수 있다’입니다. 다만 잔류 염소가 남아있을 수 있는 만큼 바로 받아먹는 것보다 배관에 정체돼 있는 물을 어느 정도 흘려 보내는 게 좋습니다. 물을 받은 뒤 20~30분 공기 중 놓아두면 냄새 등 좋지 않은 성분이 사라진다고 합니다. 2018년 기준 우리나라 국민 1인당 하루 수돗물 사용량은 약 295㎗로 유럽보다 2배 많은 것으로 확인되었는데요, 국제연합환경계획(UNEP)의 보고서에 따르면 오는 2025년이면 전 세계 인구 중 3분의 2가량이 물부족 국가에 속할 것으로 전망됩니다. 기후변화로 물부족 현상은 더욱 심해질 것으로 우려되고 있는데요. 생활에서 물 절약을 실천하는 습관이 필요한 때입니다. 한화솔루션 블로거

비건(Vegan)이란 육식을 피하고 식물성 재료로 만든 음식만 먹는 이를 의미합니다. 또한 음식을 넘어 동물의 가죽으로 만들었거나 동물 실험 및 동물성 재료가 포함된 제품까지 사용하지 않는 이도 있습니다. 주로 가축을 기르는 데 쓰이는 에너지와 이에 따라 발생하는 온실 가스 배출을 줄이기 위해 비건 라이프를 선택하고 있습니다. 동물과 환경을 생각한 비건 라이프가 플라스틱 산업군에서도 등장하기 시작했는데요. 식물성 재료로 만들어 유해물질이 없으며, 자연에서 100% 분해되어 환경 오염을 일으키지 않는다는 특징을 지니고 있습니다. 심지어 먹을 수 있는 플라스틱까지 등장하고 있는데요. 오늘은 식물성 재료로 만든 친환경 비건 플라스틱에 대해 여러분에게 소개하겠습니다. ◆100% 콩으로 만든 비닐 최근 영국과 네덜란드 연구팀은 콩으로 식용유를 만들고 남은 대두 단백질을 이용해 투명하고 얇은 플라스틱 필름을 개발했습니다. 제조 방법을 보면 먼저 대두 단백질을 아세트산과 물을 섞은 용액에 녹인 뒤 초음파를 쏘입니다. 이어 온도 조절을 통해 단백질 구조가 나노미터(㎚·1㎚은 10억분의 1m) 규모로 촘촘하게 재조합합니다. 물을 분산매로 하는 하이드로겔 형태로 재조합된 단백질을 말리면 투명 필름이 만들어지는데, 이는 플라스틱으로 만든 비닐만큼이나 견고하고 유연하여 비닐 봉지를 대체할 수 있을 것으로 보입니다. 무엇보다 100% 천연 식물성 단백질로 만들어져 환경오염 물질을 발생하지 않으며, 자연에서 쉽게 분해가 되어 쓰레기 문제가 없습니다. ◆먹을 수 있는 빨대 우리가 본격적으로 플라스틱 빨대에 대한 경각심을 갖게 된 것은 2015년의 일입니다. 당시 콧구멍에 빨대가 꽂힌 바다 거북이의 모습이 센세이션을 일으켰죠. 이후 플라스틱 빨대 사용을 자제하는 움직임이 일었죠. 또 이를 대체할 수 있는 종이, 유리, 스테인리스, 대나무 빨대 등이 등장했습니다. 더불어 쌀과 해초로 만들어 먹을 수 빨대도 등장했는데요. 쌀 빨대는 쌀 70%와 타피오카 30%, 약간의 소금으로 만들어졌습니다. 해초 빨대는 다시마 등으로 만들어졌으며, 과일과 채소에서 추출한 100% 천연 색소를 활용해 종류별로 맛과 영양도 다릅니다. 이들 빨대는 먹어도 되지만 음식물 쓰레기로 버려지더라도 자연에서 100% 분해됩니다. ◆옥수수, 사탕수수로 만든 플라스틱 요즘 생분해 플라스틱 제품을 구매할 때 가장 많이 보는 단어가 바로 ‘PLA’입니다. PLA(Polyatic Acid·폴리락틱애시드·폴리젖산)는 옥수수나 사탕수수 등을 원재료로 만든 플라스틱으로, 자연에서 분해되어 현재 비닐류와 1회용 식기, 생수병 등으로 널리 활용되고 있습니다. 옥수수 플라스틱은 옥수수에서 녹말을 추출한 다음 시트르산에 넣어 형성되는 고분자 물질을 가열하여 그 제품을 만드는데, 이 과정에서 유해한 화학물질이 첨가되지 않습니다. 설탕을 만들고 난 사탕수수 찌꺼기를 발효하면 에탄올 가스가 발생하는데, 이를 중성화하는 과정을 거치면 플라스틱이 만들어집니다. 환경을 오염시키지 않고 자연에서 생분해되거나 먹을 수 있는 비건 플라스틱은 이제 트렌드를 넘어 우리 생활에 필수로 자리 잡고 있습니다. 한화솔루션은 현재 독자기술을 통해 생분해성 폴리에틸렌과 바다 속에서도 분해될 수 있는 폴리에스테르계 고분자 등을 연구·개발(R&D)하고 있는데요. 지구 온난화로 기후 변화를 몸으로 느끼고 있는 지금 온실 가스를 조금이라도 줄일 수 있도록 모두의 노력이 필요합니다. 한화솔루션 블로거

우리가 가정에서 보통 사용하는 전기는 220V(볼트)지만, 전신주 배전선에는 2만2900V의 높은 전압으로 흐르고 있습니다. 특히 발전소와 변전소를 잇는 고압 송전선에는 15만4000∼34만5000V의 고압으로 전기가 송전됩니다. 이렇게 고압의 전기가 흐르는 전력 케이블은 고온의 열이 발생하는 탓에 이에 강하면서도 안정적으로 전력 손실 없이 전류를 보낼 수 있는 절연재료가 핵심 역할을 수행하게 됩니다. 오늘은 고압과 고온에 강해 안정적으로 전기를 공급할 수 있는 수퍼 절연재료인 가교폴리에틸렌(XLPE·Cross Linked-Polyethylene)에 대해 알아보겠습니다. ◆절연재료란? 절연재료는 필요한 회로 외 전류가 흐르지 않도록 사용됩니다. 절연재료는 크게 공기, 질소, 탄산 가스 등의 기체, 식물성유, 광유, 합성 절연유 등의 액체, 운모, 석면, 세라믹, 유리계, 고무계 등의 무기고체로 분류할 수 있습니다. 고체 절연재료 중에서도 폴리염화비닐(PVC), 합성고무, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등 합성수지계가 널리 이용되고 있습니다. ◆전선 절연재료의 종류 및 특징 전선의 절연재료로는 대표적으로 PVC와 PE, 그리고 XLPE가 있습니다. 이들 세가지가 어떻게 다르고 특징은 무엇인지 알아보겠습니다. 1) PVC PVC(Polyvinyl Chloride)는 산과 알칼리 등의 화학물질, 그리고 습기 및 노화에 강한 특징을 지니고 있습니다. 일반적으로 케이블 및 전선 등 절연에 활용되어 손상되지 않도록 보호하는 역할을 합니다. 2) PE PE는 전기적 특성이 우수하고 낮은 유전 손실 계수로 PVC보다 훨씬 높은 전압에서 쓰일 수 있습니다. 또한 절연 저항과 내력에도 안정적이어서 저압전력 케이블의 재료로 사용되고 있습니다. 하지만 PE는 고온에 약해 고온고압선의 재료로는 부적합하다는 단점이 있습니다. 3) XLPE XLPE는 PE의 우수한 절연 성능을 향상시킨 물질로, 고온에 약한 PE와 달리 열 저항성이 강합니다. 주로 고압 케이블에 쓰이는데, 전기가 흐르는 금속 도체를 감싸 열을 차단하고 전력 손실을 방지합니다. ◆고온·고압에 강한 XLPE XLPE는 PE에 첨가제를 넣어 절연·내열 성능을 향상시킨 재료입니다. XLPE는 전기적, 기계적 성질이 우수하면서도 내마모성과 내오존성, 내수성, 난연성도 뛰어납니다. 고압의 전력이 흐를 때 전선의 내부 온도가 250도까지 상승해도 변형이 없어 케이블의 송전 효율과 내구성을 높이는 데 핵심적인 역할을 합니다. ◆미래 전력망 구축의 핵심 소재로 떠오른 XLPE 한화솔루션은 세계에서 세번째로 자체 기술개발을 통해 XLPE 생산에 성공했습니다. 무엇보다 제조공정에서 이물질을 최소화하여 고순도의 XLPE를 생산할 수 있는 기술로 세계 시장에서 경쟁력을 지니고 있습니다. XLPE는 기후위기에 대응하기 위해 점점 증가하고 있는 풍력과 태양광 등 신재생 에너지 발전소에서 생산하는 수십만V의 전기를 장거리 송전하는 데에도 기여할 전망입니다. 한화솔루션 블로거 *이 기고는 한화솔루션과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

대표적인 온실 가스 중 하나인 메탄(CH4)은 각종 산업에서 배출되고 있습니다. 또한 매립되는 일반 폐기물에서 발생하는 가스에서도 메탄은 이산화탄소(CO2)와 대부분을 차지하고 있는데, 지구 온난화를 가중시키고 환경을 오염시키는 문제를 야기하고 있습니다. 이렇게 각종 산업과 쓰레기에서 발생하는 가스는 여러 가지로 혼합된 게 많아 이를 선택적으로 분리·회수할 수 있는 정제기술이 필요합니다. 오늘은 혼합된 가스에서 필요한 가스만 선택해 분리하는 흡착기술과 소재에 대해 알아보겠습니다. ◆공기 중 혼합 가스 분리…흡착기술 혼합된 가스를 분리하는 기술로는 저온 분리법과 흡수법, 막 분리법, 흡착법 등이 있습니다. 이 중 흡착법은 미세기공을 가지는 고체 표면에 기체 혼합물질이 선택적으로 흡착되는 원리를 이용하는 기술로 흡착제의 역할이 매우 중요합니다. 탄소분자체(CMS, Carbon Molecular Sieve)는 세공의 크기가 일정하게 조절된 탄소 흡착제입니다. 세공의 크기보다 작은 분자만 통과시키는 특성을 이용해 온실 가스인 이산화탄소와 메탄가스를 분리할 수 있습니다. ◆필요한 가스를 분리하는 흡착제 탄소분자체 탄소분자체는 기체 분자와 유사한 크기의 기공이 표면에 균일하게 분포하고 있어 흡착 및 탈착 속도가 빠른 특징이 있습니다. 덕분에 기체 분리공정에 널리 사용되고 있는 소재입니다. 일반적으로 가스 및 정제 공정인 ‘압력스윙흡착’(PSA·Pressure Swing Absorption)을 통해 공기 중 산소와 질소 또는 메탄가스와 이산화탄소를 각각 분리하는 데 쓰입니다. ◆탄소분자체의 장점 이산화탄소는 메탄에 비해 흡착 속도가 빠르며, 산소도 질소보다 앞섭니다. 탄소분자체는 이러한 분자의 확산속도 차이를 이용해 특정 가스를 분리할 수 있는 것인데요. 다른 가스 분리방법에 비해 많은 에너지가 필요하거나 고가의 장치가 필요하지 않아 경제적이면서도 효율이 높습니다. 또한 고분자 분리막과 지올라이트 분자체에 비해 판상 구조분자에 대한 높은 선택 분리성과 소수성(물과의 친화력이 적은 성질) 표면, 내약품성, 내열성을 자랑하는 한편 재활용도 할 수 있다는 장점을 지니고 있습니다. ◆탄소분자체 제조기술 탄소분자체가 가스를 분리하고 흡착하는 기능은 표면의 세공 크기와 균일성, 그리고 세공의 구조에 달려있습니다. 바로 이들을 제어하는 데 고도의 기술이 필요합니다. 탄소분자체를 제조하는 기술은 미국과 일본, 독일 등에 있었으며, 우리나라는 전량 일본에서 수입해 사용해 왔습니다. 한화솔루션 케미칼 부문은 최근 산업기술평가관리원과 협약을 맺고 산업용 가스 분자를 선택적으로 흡착해 분리할 수 있는 탄소분자체 개발을 진행하고 있습니다. 이렇게 개발된 탄소분자체는 산업용 가스에서 이산화탄소를 흡착 분리하는 데 쓰여 이산화탄소 포집 및 저장 기술의 효율을 높일 수 있습니다. 공기 중 이산화탄소를 줄일 수 있어 온실 가스를 낮추는 데 기여할 수 있으며, 또한 물에서 고순도의 수소를 생산하는 수전해 기술과 폐기물에서 발생하는 바이오 가스의 연료 에너지 전환도 바라볼 수 있습니다. 한화솔루션은 기후변화에 더욱 적극 대응하고 탄소 중립국가로 발돋움할 수 있도록 기술 개발을 위해 앞장서겠습니다. 한화솔루션 블로거 *이 기고는 한화솔루션과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

우리가 일반적으로 알고 있는 플라스틱은 전기가 통하지 않는 물질입니다. 가볍고 단단하며 유연성이 뛰어나 우리 일상생활에서 다양하게 사용되고 있습니다. 전기가 통하는 물질은 주로 금속이나 세라믹 등 무겁고 딱딱한 소재인데요. 만약 플라스틱이 전기 전도성 물질이라면 컴퓨터와 TV 등도 가벼우면서도 유연하게 할 수 있겠죠? 오늘은 접는 스마트폰, 롤러블(rollable) TV, 생체인식 바이오 칩 등 첨단 분야에서 활약하고 있는 차세대 플라스틱 소재인 전도성 고분자에 대해 자세히 알아보겠습니다. ◆전기가 통하는 플라스틱, 전도성 고분자란? 전도성 고분자(conductive polymer)는 금속 전도체와 같이 전기 전도율을 지닌 고분자입니다. 일반적인 유기 고분자와 달리 금속이나 반도체의 전기적, 자기적, 그리고 광학적 성질을 동시에 갖는 고분자를 뜻합니다. 우수한 전기 전도성과 가공성, 유연성, 용이한 합성 등의 장점이 있어 산업에서 다양하게 응용될 수 있습니다. ◆최초의 전도성 고분자 폴리아세틸렌 최초의 전도성 고분자는 1977년 미국의 화학자 앨런 히거(Alan J. Heeger)와 앨런 맥더미드(Alan G, MacDiarmid), 일본인 시리카와 히데키(Shirakawa Hideki)에 의해 발견된 폴리아세틸렌(polyacetylene)입니다. 폴리아세틸렌 자체는 전기가 통하지 않는 부도체이지만, 요오드를 입히면 금속처럼 높은 전기 전도성을 갖게 됩니다. 이후 금속을 대체할 차세대 물질로 각광받으며 다양한 전도성 고분자의 합성과 응용에 관한 연구가 활발히 진행되기 시작했습니다. ◆전도성 고분자의 종류 전도성 고분자는 위에서 언급한 폴리아세틸렌 외에도 25가지 정도가 있습니다. 폴리피롤(polypyrrole)과 폴리싸이오펜(polythiophene), PEDOT(poly 3,4-ethylene dioxythio-phene), 폴리아닐린(polyaniline) 등이 대표적입니다. ◆전도성 고분자의 활용 전도성 고분자는 금속과 비슷한 수준의 전기 전도도를 나타내며, 딱딱한 금속에 비해 합성 및 가공이 용이하고 고유의 산화·환원 특성에 기인한 구조적 유연성 및 화학적 조성의 용이한 변화 등의 장점을 지니고 있습니다. 이러한 전도성 고분자의 장점으로 LED(발광다이오드·light emitting diodes), 트랜지스터(FETs), 태양전지, 그리고 바이오 센서와 같은 다양한 분야에 응용되고 있습니다. ◆전도성 플라스틱의 국내 연구 현황 국내에서도 전도성 플라스틱에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. 2012년 이광희 광주과학기술원(GIST )교수는 아주대 교수와 공동으로 순수한 금속의 성질을 지니는 플라스틱인 ‘폴리아닐린’을 소개한 바 있습니다. 금속과 동일한 전기적인 물성을 보일 뿐만 아니라 전기 전도도 역시 기존 전도성 고분자에 비해 월등히 높은 것으로 나타났습니다. 또한 한국과학기술연구원(KIST)은 지난해 전도성 플라스틱을 기존보다 10배 더 투명하게 해주는 신소재를 만들었습니다. 이 신소재는 높은 전도성과 투명함을 동시에 지니고 있어 차세대 투명 유기전극으로 스마트폰과 TV, 각종 디스플레이에 활용되어 빛은 그대로 투과시키면서 전기를 잘 통하게 하는 역할을 할 수 있습니다. 전도성 플라스틱이 금속을 완벽하게 대체할 수 있다면 가벼운 무게로 비용 절감은 물론, 가공성과 내열성, 내화학성 등이 크게 향상돼 다양한 산업분야에서 적극 활용될 수 있습니다. 특히 웨어러블(wearable) 전자기기와 전자 피부, 말거나 접을 수 있는 롤러블 디스플레이 등 첨단 정보기술(IT) 기기에 적용되어 얇고 가벼운 제품을 탄생시킬 수 있습니다. 특히 태양광을 전기로 바꾸는 광전변환 분야에서 실리콘을 대체할 혁신적인 신재료로 전도성 고분자를 사용하는 유기태양전지(Organic Solar Cell)가 개발되고 있습니다. 금속을 대체하여 첨단기술 발전에 기여하고 있는 플라스틱의 진화가 놀랍기만 한데요. 앞으로 또 어떤 모습으로 우리를 놀라게 할지 더욱 기대됩니다. 한화솔루션 블로거

전기 사용량이 많아지는 여름이 다가오면서 에너지 절약에 대한 관심도 높아지고 있습니다. 에너지 활용량이 많아지면 탄소 배출도 많아져 지구 온난화에도 영향을 미치기 때문에 절약 자체는 환경 보호와도 연결돼 있습니다. 따라서 스스로 에너지를 생산하는 ‘액티브 하우스’(Active House)가 더욱 주목받고 있습니다. 에너지를 절감하는 동시에 환경에 유해한 물질을 배출하지 않는 집인데요. 오늘은 태양열과 풍력, 지열 등 자연을 이용해 에너지를 스스로 만드는 액티브 하우스를 소개하겠습니다. ◆‘제로 에너지’ 기술 결정체…액티브 하우스 액티브 하우스는 ‘능동적’(active)으로 에너지를 만드는 친환경 주택을 의미합니다. 패시브 하우스(Passive House)와 함께 대표적인 ‘제로 에너지’ 하우스로 손꼽히고 있는데요. 액티브 하우스가 태양전지 등 첨단공법을 써 에너지를 스스로 생산·사용한다면, 패시브 하우스는 에너지 낭비를 줄이는 데 초점을 맞추고 단열 성능을 극대화한 집을 의미합니다. 액티브 하우스는 주로 태양광을 쓰고 있으며, 지열과 풍력, 바이오매스 등 신재생 에너지를 적극 활용해 환경오염을 일으키지 않습니다. ◆액티브 하우스의 주요 기술 액티브 하우스 기술은 신재생 에너지를 기반으로 합니다. 이를 통해 전기를 생산, 에너지를 충당하는 기술을 의미합니다. 태양광과 태양열 및 지열 에너지, 풍력, 연료전지, 건물 에너지 관리 시스템 등이 액티브 기술에 해당됩니다. 특히 태양광 발전은 적극적으로 전력을 생산하는 시스템으로, 보통 건물 지붕이나 마당에 설치합니다. 태양열은 태양의 열에너지로, 집열판 내 물 온도를 올려 난방과 온수로 이용하기도 합니다. 지열 발전은 지표면 아래 지열을 이용해 언제나 15도 내외로 냉·난방을 하는 기술입니다. ◆패시브와 액티브의 ‘결합’, 하이브리드 솔라 하우스 하이브리드 솔라 하우스(hybride solar house)는 신재생 에너지를 활용하는 액티브(active)와 불필요한 에너지 낭비를 줄이는 패시브(passive)를 조합한 시스템입니다. 예를 들자면 태양 에너지와 관련해 전지 등 기계장치를 쓰지 않고 천장 등을 활용해 실내로 끌어드리며, 벽과 바닥 등에 태양 에너지를 축열하여 사용하도록 설계한 집입니다. 태양광이나 풍력을 이용해 전력을 공급하고 기밀성이 높은 3중 유리 창호와 성능 좋은 단열재를 써 단열 성능을 높이는 방식입니다. ◆‘제로 에너지’ 넘은 에너지 공유 주택 국립 에너지기술연구소는 지난 5월 생산하고 남는 에너지를 외부에 공급할 수 있는 공유주택 ‘플러스에너지커뮤니티’의 플랫폼을 개발했다고 밝혔습니다. 기존 액티브 하우스가 에너지 자립주택으로서 생활에 필요한 에너지를 스스로 만들어 사용했다면, 에너지 공유주택 플랫폼 플러스에너지커뮤니티는 제로 에너지 하우스인 주거용 건물에 태양광(PV)과 태양광·열(PVT), 고분자 연료전지(PEMFC), 에너지저장장치(ESS) 등 최신 기술을 접목한 덕분에 쓰고 남은 잉여전기를 다른 집에 공급할 수 있습니다. 지구 온난화를 극복하는데 꼭 필요한 제로 에너지 기술! 한화솔루션은 태양광 발전 및 수소 연료전지 등 친환경 에너지 시스템을 갖추고 지속가능한 미래를 위해 그린 에너지를 생산하는 데 집중하고 있습니다. 전 세계적으로 탄소 배출을 줄이기 위해 제로 에너지 하우스 기술을 개발하는데 노력하고 있는데요. 머지않은 미래에는 냉난방비 ‘제로’는 물론이고, 탄소 ‘제로’를 실현하는 날이 오지 않을까요? 한화솔루션 블로거

요즘 친환경 자동차에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 덕분에 전기차와 함께 수소연료 전기차도 주목받고 있습니다. 수소연료 전기차는 산소를 반응시켜 전기를 생산하여 구동하는 방식으로, 물 외에는 다른 배출 가스를 발생시키지 않습니다. 소금물을 이용해 수소를 만들어 자동차 연료가 될 수 있다는 사실 알고 있나요? 오늘은 새로운 신재생 에너지로 각광받고 있는 수소와 수소연료 전기차의 구동 원리, 그리고 소금물을 원료로 고순도 수소를 만드는 기술에 대해 소개하겠습니다. ◆수소자동차의 연료인 수소 수소는 지구상에서 가장 가벼우면서 무색, 무미, 무취의 기체이며, 산소와 결합한 물(H2O)처럼 다른 원소와 결합된 상태로 대량 존재하고 있습니다. 수소가 연료로 각광받는 이유는 유해물질을 배출하지 않으면서도 생산 및 저장, 운반이 상대적으로 안전하기 때문입니다. 또한 화석연료와 달리 고갈될 우려가 적으며, 자연환경 조건에 따라 전기 생산량이 달라지지 않다는 점도 수소의 장점으로 꼽히고 있습니다. ◆수소연료전기차 원리 수소차의 핵심 관건은 바로 수소를 어떻게 전기로 바꾸느냐입니다. 화학 에너지를 전기로 바꾸는 것이 바로 연료전지입니다. 연료전지는 양극과 음극 2개의 전극으로 구성되어 있으며, 한쪽에서는 수소를, 다른 한쪽에서는 산소를 각각 공급합니다. 이렇게 공급된 수소를 이온 상태로 만들고, 이온과 산소가 합쳐져 물을 만들면 전기 에너지가 발생합니다. 이렇게 만들어진 물은 수소차의 유일한 배출물로, 남은 공기와 함께 대기 중으로 배출됩니다. ◆자동차 연료용 수소 생산방식 수소는 지구상에 풍부하게 존재하는 자원이지만 자연에서 단독으로 존재하는 에너지원이 아니기 때문에, 에너지로 사용되기 위해서는 추출 과정이 필요합니다. 에너지원으로 쓰기 위한 수소 생산기술로는 화석연료인 천연 가스를 활용한 개질 방식과 수전해 방식이 있습니다. 천연 가스는 보통 수소 함유량이 많고 대량 생산에 유리하며 수증기 개질, 열 분해법 및 플라즈마를 이용한 직접분해 등의 방법으로 수소를 제조합니다. 생산방식은 저렴하지만 온실 가스가 발생한다는 단점이 있습니다. 물을 전기분해하는 방식으로 수소를 제조하는 수전해 방식은 가장 간단하면서도 신뢰성이 높고 대량 생산이 용이하지만, 사용되는 전기 에너지의 비용이 높다는 단점이 있습니다. 따라서 온실 가스를 발생하지 않으면서도 경제성을 갖춘 수소를 생산해야 한다는 것이 생태계 구축을 위한 큰 과제로 떠오르고 있습니다. ◆소금물로 만드는 친환경 수소 한화솔루션은 가성소다의 원료인 소금(NaCl)을 물에 녹여 분해하는 방식으로 수소(H2)를 생산해 내달부터 차량 연료용으로 공급할 예정입니다. 소금물에서 생산되는 수소는 일반적인 석유화학 공정에서 나오는 부생 수소와 달리 대기오염 물질을 발생시키지 않아 친환경적으로 평가받고 있습니다. 소금물로 만든 수소는 정제과정을 거치면 순도 99.999%의 차량 연료용으로 전환됩니다. 태양광과 풍력에 이어 수소가 전세계의 온실 가스 배출을 감소시켜 줄 차세대 신재생 에너지를 주도할 것으로 기대되고 있는데요. 한화솔루션은 수소의 생산부터 저장, 운송까지 밸류체인을 구축해 향후 ‘그린’ 경제를 일구는데 앞장서겠습니다. 한화솔루션 블로거