미세먼지와 수소 연료 전지(Hydrogen Fuel Cell)

우리는 몇 년 전만 해도 봄마다 봄의 불청객인 중국발 황사로 인해 고통받았습니다.

 

하지만 이제는 봄의 황사 뿐만 아니라 계절을 따지지 않고 황해를 넘어오는

 

미세먼지까지 주의해야 하는 상황이 되었습니다.

 

그에 따라 서울시를 비롯해 전국의 지자체에서 미세먼지 절감 대책을 세우는데

 

심혈을 기울이고 있습니다.

 

그래서 이런 때에 환경 오염을 일으키지 않는 친환경 신재생 에너지를 이용한 자동차이자,

 

미세먼지가 섞여 있는 공기까지 정화 해준다고 알려진 수소 연료 전지 자동차가 주목받고 있습니다.

 

오늘은 미세먼지와 수소 연료 전지에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

 

 

미세먼지(Particulate Matter)

 

 

미세먼지란 눈에 보이지 않을 정도로 입자가 작은 먼지를 말합니다.

 

먼지는 입자의 크기에 따라 50μm 이하인 총먼지(TSP - Total Suspended Particles)와

 

입자 크기가 매우 작은 미세먼지(PM - Particulate Matter)로 구분합니다.

 

10μm 이하의 미세한 먼지는 PM 10 이라고 하며, 일반적으로 미세먼지라고 부르고,

 

입자가 2.5μm 이하인 경우는 PM 2.5 라고 쓰며 일반적으로 초미세먼지라고 부릅니다.

 

PM 10은 사람의 머리카락 지름인 50 ~ 70μm 보다 1/5 ~ 1/7 정도로 작은 크기며

 

PM 2.5는 머리카락의 약 1/20 ~ 1/30 에 불과할 정도로 매우 작은 크기입니다.

 

 

 

 

 

미세먼지 발생원은 자연적인 것과 인위적인 것으로 구분됩니다.

 

자연적인 발생원은 흙먼지, 바닷물에서 생기는 소금, 식물의 꽃가루 등이 있고,

 

인위적인 발생원으로는 보일러 및 발전시설 등에서 석탄, 석유와 같은 화석연료를 태울 때 생기는 매연,

 

자동차 배기가스, 건설 현장 등에서 발생하는 날림 먼지, 공장 내 분말형태의 원자재,

 

부자재 취급 공정에서의 가루성분, 소각장 연기 등이 있습니다.

 

 

미세먼지가 우리의 주요 관심사가 된 이유 중 하나는 우리들의 건강에 큰 영향을 끼칠 수 있기 때문입니다.

 

호흡을 통해 인체에 들어오는 대기 중 먼지의 대부분은 코털이나 기관지의 점막에 걸러져 배출됩니다.

 

반면 미세먼지에 속하는 PM 10 과 초미세먼지에 속하는 PM 2.5 경우,

 

크기가 매우 작기 때문에 코나 구강, 기관지에서 걸러지 않고 우리 몸속까지 스며듭니다.

 

 

 

 

만약 미세먼지의 농도와 성분이 동일하다면, 입자의 크기가 더 작을수록 건강에 해롭습니다.

 

같은 농도인 경우 PM 2.5 는 PM 10 보다 더 넓은 표면적을 갖게 되기 때문에

 

다른 유해물질들을 더 많이 흡착할 수 있으며, 입자 크기가 더 작기 때문에

 

기관지에서 다른 내장기관으로 이동할 가능성이 높습니다.

 

 

일단 미세먼지가 우리 몸속으로 들어오면 면역을 담당하는 세포가 먼지를 제거해

 

우리 몸을 지키도록 작용하게 되는데, 이 반응이 염증 입니다.

 

기도, 폐, 심혈관, 뇌 등 우리 몸의 각 기관에서 이런 염증 반응이 발생하면

 

천식, 호흡기, 심혈관계 질환 등이 유발될 수 있습니다.

 

 

 

친환경 자동차와 수소 연료 전지(Hydrogen Fuel Cell)

 

 

전 세계적으로 환경 규제가 강화되면서 최근 유럽연합(EU)은 2030년 까지

 

자동차 배기가스를 37.5% 줄이기로 최종 합의했습니다.

 

이 기준을 맞추기 위해서 자동차 회사들은 2021년 부터 EU에서 판매되는 자동차의

 

배기가스 배출량이 'Km 당 95g' 을 넘지 않도록 제작해야 합니다.

 

그에 따라 자동차 업계는 친환경 자동차 개발에 박차를 가하고 있는데,

 

그 중 전기 자동차와 함께 주목받고 있는 분야가 수소 연료 전지 자동차 입니다.

 

 

수소 연료 전지는 수소(H)와 산소(O2)가 물(H2O)로 바뀌는 과정을 통해 전기 에너지를 만들어 내는데,

 

순수하게 화학 반응의 결과물로 물을 만들어내기 때문에 화석 연료처럼

 

이산화탄소와 같은 공해 물질을 발생시키지 않고, 공기 중의 산소를 이용하기 때문에

 

필터를 통해 미세먼지가 걸러진 깨끗한 배출합니다.

 

 

수소 연료 전지가 전기를 생성하는 원리는 수소(H2)가 저장되어 있는 상태에서

 

양극(Anode : +극)에서 수소(H2)는 수소 이온(H+)과 전자(e-)로 나눠집니다.

 

전자는 윗 부분의 도선을 통해 음극으로 이동해 외부에서 유입된 산소(O2)를 만나 음이온이 되며,

 

수소는 전해질(Electrolyte)를 지나 음극으로 이동해 음이온이 된 산소와 만나 물(H2O)이 됩니다.

 

이런 방식으로 물과 전기가 함께 생성되고 전기는 사용, 물은 배출 되는 것입니다.

 

 

수소 연료 전지는 수소 흡착판으로 사용되는 금속이 현재까지는 백금이 주류를 이루고 있어

 

높은 가격이 문제가 되고 있으며, 수소의 압축과 저장에 대한 문제도 단점으로 지적되고 있습니다.

 

하지만 발전 장치의 규모가 크지 않고 원료 고갈이나 환경 오염을 일으키지 않는다는 점에서

 

매우 큰 장점이 있습니다.

 

 

 

수소 연료 전지 개발과 Mass Flow Meter / Controller

 

 

인포라드(주)는 수소 연료 전지 분야에서 많이 사용 되고 있는

 

Teledyne Hastings 사의 Mass Flow Meter / Controller 를 제공하고 있습니다.

 

전원 연결만으로 여러 종료의 가스를 온압 보상 없이 편리하게 유량 측정할 수 있는

 

Full Touch Screen 방식의 MFC 인 Digital 300B Series 를 포함해,

 

Digital 제품은 0 ~ 10,000 Slm, 0 ~ 750 kg/hr 의 영역의 대용량을,

 

Analog 제품은 최대 15,000 Slm, 1,125 kg/hr 의 영역의 초대용량까지 측정할 수 있는

 

Mass Flow Meter / Controller 까지 제공하고 있습니다.

 

수소 연료 전지 및 자동차 분야에서는 대용량의 수소를 취급하기 때문에

 

큰 용량을 안정적으로 측정 및 제어 할 수 있는 MFC가 필요합니다.

 

대용량 Mass Flow Meter / Controller 에 대해 더 자세히 알고 싶으시면

 

아래의 링크 버튼을 클릭하시기 바랍니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

참고 : https://terms.naver.com/entry.nhn?                                                                                                     docId=3551624&cid=58590&categoryId=58590&expCategoryId=58590

          https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3551616&cid=58590&categoryId=58590

          https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3551617&cid=58590&categoryId=58590

          https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3409081&cid=60335&categoryId=60335

          https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2065369&cid=42107&categoryId=42107

          https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3549807&cid=58598&categoryId=58618

          https://blog.naver.com/youngdisplay/221460620309

          https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%97%B0%EB%A3%8C%EC%A0%84%EC%A7%80

          https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%AF%B8%EC%84%B8%EB%A8%BC%EC%A7%80

          https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell

 

 

 

 

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