Power-to-Gas(전력가스화) 공정은 잉여의 풍력 및 태양 에너지를 저장하는 데 적합하다. 이때 물이 전기 분해된다. 저장 가능한 에너지 운반체로서 에너지 전환에서 중요한 역할을 하게 될 수소가 생성된다. 생성하고 저장하며 수증기와 전기로 전환하는 공정은 사람이나 환경에 위험이 없는 방식으로 수행되어야 한다. 기존 위험을 잘 알면 통제할 수 있다. 그럼 수소의 특성에 대해 좀 더 자세히 살펴보겠다.

수소의 생리학적 특성

희소식은 수소가 독성이 없다는 것이다. 다행스럽게도 무색 가스는 냄새가 나지 않고, 맛이 나지 않으며, 보이지 않는다. 공기 중에 기존 산소를 몰아 낼 정도로 많은 수소가 있는 경우에만 이와 관련한 산소 부족으로 건강에 해롭다. 그런 점에서 우리는 걱정할 것이 거의 없다. 수소는 공기보다 훨씬 가볍다. 방출되면 야외에서 빠르게 상승하고 공기와 혼합되어 지상 생물의 호흡에 영향을 미치기 어렵다. 그러나 밀폐된 구조물이나 건물에 수소가 모이면 문제가 될 수 있다.

공기 중 수소의 비율이 30Vol.-%를 초과하면 실제로 심각한 호흡 문제가 발생할 수 있다. 그러나 그 전에 해결해야 할 훨씬 더 큰 문제가 있다. 그러한 대기에서는 심각한 폭발 위험이 있다는 것이다. 이러한 폭발 위험은 반드시 방지해야 한다. 하지만 어떻게? 이에 관해서는 나중에 다루겠다.

결론은 수소를 취급하는 사람은 반드시 방독면이 필요한 것은 아니지만, 어떠한 경우에도 가스를 흡입해서는 안 된다는 것.

환경에 미치는 수소의 위험도 유사하게 평가되어야 한다. 가장 중요한 것은 수소가 오존층을 파괴하지 않으며 온실 효과에 기여하지 않는다는 것이다. 수소의 긍정적인 환경적 특성 중 하나는 연소 시 물만 생성된다는 것이다.

그 밖의 속성과 변수

지금까지 수소의 특성과 관련 위험에 대해 정성적인 관점에서 살펴보았다. 그 밖의 위험, 특히 화재 및 폭발 위험과 무엇보다도 이를 방지하는 방법에 대해 알아보기 전에 전문적인 관점에서 물리적 속성을 자세히 살펴볼 필요가 있다.

1) 기체수소
수소는 가볍다. 보다 정확하게는 15°C 및 1bar에서 84g/m³의 밀도로 모든 가스 중에서 가장 가볍다. 공기는 14배 더 무겁다. 따라서 수소가 축적될 수 있는 모든 공간에 환기를 잘 시키는 것이 좋다. 이것이 폭발을 방지하기 위한 첫 번째 조치이다.
수소는 인화성이 높기 때문에 산소와 반응한다. 가장 중요한 변수는 다음과 같다.
• 수소의 최소 점화 에너지이다. 약 20µJ이다. 이것은 매우 낮다. 아세틸렌과 이황화탄소의 최소 점화 에너지는 비슷하게 낮다.
• 또 다른 중요한 변수는 발화온도다. 공기 중에서 발화온도는 585°C이다. 천연가스의 주성분인 메탄의 발화온도(540℃)보다 높다. 목재의 발화온도는 약 280°C, 석탄의 발화온도는 240~280°C이다. 수소가 훨씬 덜 위험한 것처럼 보인다.
• 일반적으로 수소는 산소가 근처에 있을 때만 발화할 수 있다. 발화에 필요한 ‘최소’ 산소량과 ‘최대’ 산소량이 있다. 한계 사이에 폭발성 혼합물이 존재한다. 폭발 범위는 수소의 경우 매우 넓다. 공기 중 수소 함량 4Vol.-%(이른바 폭발 하한 LEL)에서 77Vol.-%(폭발 상한 UEL)까지에 달한다. 순수한 수소 또는 23Vol.-% 공기 미만의 수소-공기 혼합물이 있으면 폭발하지 않는다. 공기 중의 아주 적은 양의 수소는 위험하지 않으므로 충분한 환기와 이미 언급한 수소 함유 공기의 ‘희석’으로 폭발 위험을 피할 수 있다. 그러나 기체 수소를 운반하는 용기에 공기가 들어가면 LEL에 빠르게 도달한다. 이러한 위험은 반드시 방지해야 한다.
수소는 또한 예컨대 염소나 불소 가스와 같은 다른 원소와도 반응한다. 그러나 일반적으로  유의미한 양으로 존재하지 않기에 여기서는 더 이상 고려하지 않겠다.
요컨대 수소 농도가 4~77Vol.-%인 수소·공기 혼합물은 발화, 즉 폭발할 수 있다. 그러기 위해서는 이른바 활성화 에너지라는 에너지가 필요하다. 실온에서 발화원이 없으면 아무 일도 일어나지 않는다. 하지만 0.02mJ의 극히 낮은 에너지로도 가스 혼합물을 발화시킨다(비교 : 메탄의 최소 발화 에너지 : 0.28mJ). 반드시 화염 에너지일 필요는 없다. 돌을 금속에 부딪히거나 마찰(예 : 나무 드릴 사용)을 일으키면 에너지가 생성된다는 사실은 석기시대부터 알려져 있었다. 스파크는 수소-산소 혼합물을 발화시키기에 충분하다. 그러나 이를 위해서는 매우 높은 온도, 바로 585°C가 필요하다. 수소는 열전도율이 높기 때문에 영향을 미치는 열을 매우 빠르게 전달한다. 폭발성 수소·공기 혼합물을 발화시키려면 표면이 극도로 뜨거워야 한다. 실제로는 대부분의 점화원이 점화를 일으킨다. 녹 입자가 수소 분사에 휩쓸리면 금속에 부딪혔을 때 충분히 뜨거운 스파크를 일으킬 수 있다.
또 다른 중요한 특성은, 수소는 연소하면 거의 무색의 화염이 발생하기 때문에 낮에 발생할 경우 화재가 감지되지 않는 경우가 있을 수 있다.
그 밖에 특정 가스·공기 혼합물은 온도도 함께 상승하기 때문에 팽창할 때 발화할 수 있다. 수소는 이 경우에 해당하지 않는다. 왜냐하면 수소는 고압(예 : 175bar)에서 정상 압력(1bar)으로 빠르게 전환되는 경우에만 20°C에서 25°C로 상승하기 때문이다. 발화온도와는 상당히 차이가 있다.

2) 액체수소
액체 수소(LH2)는 특히 폭발 위험이 있다. -253°C에서는 너무 차가워서 포함된 모든 불순물(헬륨 제외)이 동결된다. 특히 액체 수소가 있는 용기에 들어가는 공기도 마찬가지다. 고체 공기와 LH2의 혼합물은 폭약처럼 작용한다. 낮은 온도는 단열되지 않은 파이프나 시스템 부품의 외부 면에서 공기를 응결시킨다. 이 액체 공기에서 질소가 서서히 증발하여 혼합물의 액체 산소 농도가 증가한다. 예를 들어, 액체 산소가 나무에 맺혀 가연성 물질과 접촉하면 폭발이 일어날 수도 있다. 수소 수송관 근처에서 이것은 파괴적인 결과를 초래할 수 있다.

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