에너지 캐리어 (Energy Carrier) – Primary Energy/Secondary Energy/Energy Carrier
Intro
수소 에너지에 대해 공부하고자 이것저것 찾아보는데, 자꾸 ‘에너지 캐리어(Energy Carrier)’라는 단어가 보인다.
정확한 개념이 궁금하여, 에너지 캐리어(Energy Carrier)에 대해 알아보았다.
에너지와 에너지 형태 (Energy forms)
물리학에서 말하는 ‘에너지(Energy)’는 ‘일을 할 수 있는 능력’을 뜻한다.
에너지는 여러 형태로 존재할 수 있다. 석탄, 석유, 천연가스 등의 화석연료, 가솔린, 디젤 등 화석연료를 기반으로 한 제품, 우라늄, 전기, 열, 빛, 태양 등이 그 예이다.
또한, 회전하고 있는 엔진 축(shaft)의 기계적 에너지는 ‘운동에너지’ 형태로 에너지가 존재하는 것이고, 증기나 뜨거운 공기는 가열된 물질의 형태로 에너지가 존재하는 것이다.
※ 출처: 네이버 지식백과(초등과학 개념사진)
에너지 변환 기술을 이용해 에너지의 형태가 변환될 수 있다. 가솔린과 같은 ‘화학에너지’는 자동차에 주입되어, 자동차 엔진을 움직이게 함으로써 ‘운동에너지’로 변환되고, ‘전기에너지’는 전구에 들어가 ‘빛에너지’로 변환되는 것이 그 예이다.
※ 출처: 펜실베니아 주립대학교
에너지원(Energy source)
한국물리학회, 물리학백과에서는 에너지원(Energy source)을 ‘에너지로 사용이 가능한 자원’으로 정의하고 있다.
에너지원은 에너지 자원(Energy resources)라고 불리기도 하며, 일차에너지(Primary energy)라고 불리기도 한다.
자연환경에서 주로 발견되는데, 화석연료, 셰일가스, 우라늄, 목재, 햇빛, 태양열, 낙수, 조수, 풍력, 지열, 바이오매스 등이 모두 에너지원에 속한다.
○ 일차에너지(Primary Energy)와 이차에너지(Secondary Energy)
상술했듯 화석연료, 천연가스, 우라늄, 수력, 풍력, 지열 등 에너지원(Energy source)을 일차에너지라고 한다. 자연 그대로 가공하지 않은 에너지이다.
※ 출처: Resourcefulness
일차에너지(Primary Energy)와 대응되는 이차에너지(Secondary Energy)는 ‘일차 에너지가 변화, 변형, 가공되어서 생기는 에너지’를 뜻한다.
다시 말해서, 에너지원(=일차에너지)을 변환하여 최종 소비(End-use)에 편리한 형태로 한 에너지이다.
예를 들어, 에너지원인 ‘석유’를 변환(분리)하여 ‘가솔린’, ‘경유’, ‘등유’ 등의 형태로 사용하는데, 바로 가솔린, 경유 등유가 이차에너지의 예가 되는 것이다.
전기의 경우도 마찬가지이다. 석탄 등 화석연료나 태양열, 풍력, 수력 등 재생이너지와 같은 에너지원(=일차에너지)을 ‘전기에너지’ 형태로 사용할 수 있도록 변환했기 때문에, 전기 역시 이차에너지(Secondary Energy)이다.
에너지 캐리어 (Energy Carrier)
Technical Energy System의 기본 개념을 다루는 국제표준 ISO 13600에서는 에너지 운반체(Energy Carrier)를 ‘기계적인 움직임’이나 ‘열’을 생산하거나 화학적, 물리적 프로세스를 작동하는 데 사용될 수 있는 물질이나 현상’이라고 정의했다
ISO 13600, Energy Carrier의 정의
때에 따라서 에너지 캐리어 (Energy Carrier)를 Energy Currency라고도 하는데, 우리가 사용할 수 있는 에너지 형태라고 이해할 수 있다.
목재, 천연가스 등 일부 일차에너지는 에너지 운반체가 되기도 하며, 일차에너지를 변환한 2차에너지가 바로 에너지 캐리어이다.
예를 들어, 일차에너지 원유를 차량 엔진에 사용할 수 있도록 가솔린으로 변환한 경우, 원유는 일차에너지, 가솔린은 이차 에너지이며, 에너지 캐리어가 된다.
※ 출처: IPCC 2006, 4차보고서
에너지 운반체는 ‘전기’로 존재할 수도, ‘가솔린’으로 존재할 수도 있다. 또한, 다른 형태로 변환될 수도 있다.
반면, 에너지원(=일차에너지)은 에너지 운반체를 생산하기 위한 자원인 것이다.
Outro.
수소는 에너지원이 아니지만, 수전해, 석탄 가스화 등 다양한 에너지 변환 공정에 의해 생산되기 때문에 에너지 운반체에 해당한다.
수소에너지 이야기를 할 때, 유독 ‘에너지 운반체(Energy Carrier)가 자주 등장했던 것은 수소를 간혹 에너지원으로 혼동하는 경우가 종종 있는 것, 친환경 에너지가 각광받기 시작하면서, 수소가 ‘저탄소 에너지 운반체’임을 강조하는 것 때문으로 판단된다.
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친환경 수소 시리즈
출처: “직장인 509의 ESG&Economy Story”
(1) 수소에너지와 수소 생산 – 개질수소, 부생수소, 수전해
(2) 수소 분류 – 에너지원/생산방식에 따른 분류 및 수소 색깔
(3) 수소에너지와 연료전지 – 수소 생산 그 이후, 수소를 이용한 전력생산
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