국립연구개발법인 산업기술종합연구소 연구팀은 국립연구개발법인 해양연구개발기구 해양공학센터 연구팀, 주식회사 환경종합테크노스(KANSO)와 공동으로 해수의 수소이온 농도지수(pH) 측정법을 국제표준화기구(ISO)에 제안하여 국제규격 ISO 18191로서 발행하였다. 이 과정에서 해양연구개발기구와 KANSO의 활동은 경제산업성과 국립연구개발법인 신에너지산업기술종합개발기구의 수탁을 받아 수행되었다.

이산화탄소 배출량 삭감기술로서 주목을 받고 있는 CCS(Carbon dioxide Capture and Storage)는 세계 각지에서 사용운전 및 실용화를 목표로 실증실험 및 검토 등으로 이루어지고 있다. 일본에서는 경제산업성의 ‘이산화탄소 삭감기술 실증시험 사업’에 의한 홋카이도에서의 해저 밑 지층 저장 실증시험 등이 추진되고 있다.

해저 밑 지층 CCS에 관해서는 국제조약(런던 조약 1996년 의정서)과 국내법(해양오염 등 및 해상재해 방지에 관한 법률)에 의해 잠재적인 이산화탄소 누출 리스크를 비롯한 해양환경에의 영향평가가 요구되고 있으며, CCS의 사회적 합의 형성에 관해서도 적절한 모니터링 체계를 구축하는 것이 필요하다. 특히 해수에 용존하는 이산화탄소의 농도를 모니터링하는 것은 환경영향평가의 기반이 되는 데이터를 취득하기 위해 상당히 중요하다.

해수의 pH는 용존하는 이산화탄소 농도 증가에 따라 저하되기 때문에 pH를 연속측정함으로써 이산화탄소의 농도변화를 측정할 수 있다. 해수의 pH측정은 유리전극을 이용한 방법이 가장 일반적이며, 센서화도 간단하다. 그러나 이러한 pH센서로 유기물 및 미생물 등을 포함한 해수의 모니터링을 장기간 수행하면 전극의 반응부인 유리박막의 오염 등에 의해 측정치의 편차를 피할 수 없어 측정오차의 요인이 된다.

따라서 유리전극을 이용한 pH센서를 모니터링기술로서 적절하게 이용하는 것에는 적절한 교정법이 필요하게 된다. 표준용액을 이용한 교정이 일반적이지만, 해수의 pH를 정확하게 측정하기 위한 표준용액은 조성이 복잡하기 때문에 작성에 숙련이 필요하다. 그래서 유리전극법과는 별도의 고정도 측정방법에 의해 측정대상의 해수 pH를 정확하게 결정함으로써 pH센서의 측정치 수정을 수행하는 것이 효과적이라고 생각하여 본 측정방법의 표준화를 제안하였다.

이번에 국제규격으로서 발생된 측정법은 분광광도계를 이용한 비색법에 의한 pH측정방법이다. 광로길이 10cm의 분광광도계용 유리셀에 해수를 넣고, 지시약(메타크레졸퍼플)을 첨가하기 전후의 흡광도를 정밀하게 측정한다. 메타크레졸퍼플은 일반적인 해수의 pH 변동범위(7.3~8.3)에서 예민하게 변화하기 때문에 특정 파장(434, 578 및 730nm)의 흡광도를 측정하여 pH를 구할 수 있다. 측정시료의 온도관리를 엄밀하게 수행해야 하는 것 등 주의가 필요하지만, 일반적인 기구, 장치에서 고정도 측정이 가능하다. 적절한 방법으로 지시약의 순도를 높이면, 원리적으로 표준용액을 이용할 필요가 없고, 해수의 pH를 정확하게 측정할 수 있다.

본 국제규격은 비색법을 이용한 해수의 pH 고정도 측정방법에 특화한 규격으로 다양한 상황이 예상되는 모니터링 관측장소에서 센서 측정치의 구체적인 교정방법에 관해서는 규정하고 있지 않다. 앞으로는 해저 밑 지층 CCS의 실증사업 현장에서 모니터링 관측의 실증시험 등을 통해 본 국제규격의 효과적인 활용방법을 검토할 예정이다.

또한 본 국제규격은 최근 영향이 우려되고 있는 대기 중의 이산화탄소 농도 상승을 주요 원인으로 한 해양 산성화 모니터링 기술로서도 적용 가능하다. 국제 규격화된 측정법을 이용함으로써 세계적으로 데이터의 품질이 향상되어 해양 산성화 연구에도 크게 공헌할 것으로 기대된다.

그림. 이산화탄소 회수 저장에서 해양 이산화탄소 모니터링

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 9월 4일]

 

A new chapter in clean energy is starting in Hawaii. At Young Brothers Ltd.’s Port of Honolulu facility, Sandia National Laboratories is leading the Maritime Hydrogen Fuel Cell project to test a hydrogen-fuel-cell-powered generator as an alternative to conventional diesel generators.

On Friday, the project kickoff is being marked with a ribbon-cutting ceremony attended by U.S. Sen. Brian Schatz, D-Hawaii, Young Brothers President Glenn Hong and Sandia California Vice President Marianne Walck.

“Today, we take another big step in transforming our nation to a clean energy economy,” said Schatz. “The fuel cell technology being deployed today will one day mean less carbon pollution in our ports and on the high seas. The great work from all the partners involved, especially Young Brothers, is helping lead the way to a cleaner, more energy-efficient future.”

In June, Hawaii Gov. David Ige signed four energy bills, including one that strengthens Hawaii’s commitment to clean energy by directing the state’s utilities to generate 100 percent of their electricity sales from renewable resources by 2045. As the most oil-dependent state in the nation and one that could be most affected by rising sea levels, Hawaii has become an early adopter of emerging technologies and innovative energy solutions.

Planning for the Maritime Hydrogen Fuel Cell project began in late 2012 with a study that determined that hydrogen fuel cells could replace diesel generators in providing auxiliary power on board and to ships at berth. The U.S. Department of Energy’s (DOE) Fuel Cell Technologies Office and the U.S. Department of Transportation’s Maritime Administration are funding the six-month deployment of the hydrogen-fuel-cell-powered generator.

“At the point of use, hydrogen fuel cells produce nothing but water — zero pollutant emissions and no greenhouse gases,” said Joe Pratt, Sandia’s project lead. “This technology could enable major commercial ports and marine vessels to lessen their environmental impacts.”

An analysis by Sandia and DOE showed that due to fluctuating loads in maritime auxiliary power applications, a hydrogen fuel cell, which only supplies power when it is needed, is more energy efficient than a diesel engine.

Hydrogenics Corp. designed and built the hydrogen fuel cell generator unit, comprised of four 30-kilowatt fuel cells, a hydrogen storage system and power-conversion equipment, all packaged in a 20-foot shipping container. With 75 kilograms of on-board hydrogen storage, the generator has enough energy to power 10 refrigerated containers for 20 continuous hours of operation.

The unit already is providing power to refrigerated containers on shore. Soon it will begin powering the same refrigerated containers on Young Brothers’ barges that distribute goods to Hawaii’s other islands. Young Brothers is a subsidiary of Foss Maritime Co.

“Young Brothers will be testing and demonstrating this technology on our on-shore and ocean environments over the next six months,” said Hong. “We are very pleased to have been selected to participate in this project with our many national and international partners in expanding this clean technology into new applications.”

Hickam Air Force Base in Honolulu is supplying the hydrogen to power the fuel cell. The hydrogen is produced by electrolysis, the process of splitting water into hydrogen and oxygen, using electricity supplied by Hickam’s solar-powered electrical grid.

Following the six-month test of the fuel cell unit, the project team will analyze the project’s successes and challenges, including the operating and cost parameters needed to make a business case at other ports.

“The long-range goal is to develop a commercial-ready technology that can be widely used at other ports,” said Pratt. “The project team sees a strong market need and desire for a fuel cell solution, not only at maritime ports but also for users who aren’t connected to a grid. That could extend to developing countries and remote locations worldwide.”

 

[원문출처 : http://www.azom.com/news.aspx?newsID=44390]