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해양바이오수소개발 사업의 상업생산을 위한 예비경제성평가
Economic Feasibility Study for Commercial Production of Bio-hydrogen 원문보기

Ocean and polar research, v.38 no.3, 2016년, pp.225 - 234  

박세헌 (한국해양과학기술원 해양정책연구소) ,  유영돈 (고등기술연구원 플랜트엔지니어링센터) ,  강성균 (한국해양과학기술원 해양생명공학연구센터)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This project sought to conduct an economic feasibility study regarding the commercial production of bio-hydrogen by the marine hyperthermophilic archaeon, Thermococcus onnurineus NA1 using carbon monoxide-containing industrial off-gas. We carried out the economic evaluation of the bio-hydrogen produ...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구는 이와 같은 연구개발 성과를 기초로 Heat & Mass Balance, Piping & Instrument Diagram, Material Selection Diagram, Equipment List and Specification Utility calculation 등을 통한 최적 공정설계로 산출된 플랜트 건설비, 운영비를 바탕으로 해양바이오수소개발 사업의 상업생산을 위한 기술·경제적 개발 가능성을 분석하 고자 한다.
  • 본 연구는 해양바이오수소개발 사업의 상업생산에 대한 사업타당성 분석에 이용할 수 있는 경제성평가 모델을 구축하는 단계에 머물렀다. 그러나 구축된 모델은 개발시스 템에 구성되어 있는 기술요소의 우열 판단이나 기술개발 이 필요한 요소를 탐색해 그 도입효과를 예측하고 요소기술개발 목표치 설정의 기술적 도구로 활용할 수 있는 장 점을 가지고 있다.
  • 그러나 이산화탄소(CO2)를 분리·회수할 때 다량의 에너지(증기)가 필요하다는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 이러한 장단점에 근거하여, 본 연구에서는 상업적 생산 실적과 경제성을 고려하여 물리흡착법을 분리시스템에 적용하여 경제성 분석을 실시해 보았다. 반응시스템의 공정 개요는 Fig.

가설 설정

  • 부생가스 상압운전 기준에서 현재 기술수준 250 mmol/ L/h 경우, 연간 수소 생산량은 20 L 반응기 실운전을 기반으로 다음과 같은 실험조건으로 추정되었다. CO 이용 수 소생산성 데이터는 100% CO를 이용한 실험결과이지만, 본 연구에서는 원료가스 물질로서 100% CO 대신 부생가스(LDG)를 사용하여 해당 수소 생산성을 달성하였음을 가정하여 경제성을 분석하였다. 100% CO로부터 바이오 수소 생산 실험 조건 및 결과는 다음과 같다.
  • 개발시스템은 탄산가스·산소 제조설비에 해당하는 것으로 가정하여 반응설비, 압축설비, 가스수송을 위한 파이프라인 설비, 액체가스 저장 설비 등을 내용연수 20년, 감가상각율 0.109로 설정하여 적용하였다(한국감정원 1999).
  • 생산된 수소가스는 수송의 편리성을 도모하기 위해 압축기(Compressor)를 이용하여 30 MPa까지 승압한 후, 26 B의 압력배관용 탄소강 강관 파이프라인를 통하여 수송 저장조까지 1 km를 수송하는 것으로 상정하였다. 그 외, 반응시스템에서 배출된 용액은 환경수처리설비를 통하여 정수처리과정을 거쳐 배수되는 것으로 가정하였다.
  • 금리는 차입금의 금리에 대해서는 우량기업의 기업대출 평균금리를 적용하여 연 4%로 적용하고 차입금은 12년내에 변제하는 것으로 상정하였다. 변제금은 일정금액으로 상정하고 여유분은 임시비로 보유하는 것으로 가정하였다.
  • 본 연구에서는 Suzuki (2014)의 가정에 따라 비중 1.24, 온도 20℃, 압력 30 MPa의 압축 수소(H2)를 1 km 수송하는 것으로 가정하여, 직경은 26 B(외경 660.4 mm, 두께 12.7 mm, Roughness 0.0457 mm)의 압력배관용 탄소강 강관 파이프라인을 이용하여 수송하는 것으로 설계하였다 (Suzuki 2014).
  • ) 기체를 공급처까지 수송하기 위해서는 저장탱크 시설이 필요하다. 수소(H2) 저장탱크의 입지 장소는 경제성에 적지 않은 영향을 미칠 수도 있어 중요한 파라미터가 될 수도 있지만, 본 연구에서는 기본 모델 구 축을 목적으로 하기 때문에 구체적인 검토는 생략하고 파이프라인에 의한 단거리 육상수송 후, 공장 주변까지 단거 리 육상수송 후, 수소(H2) 저장 탱크는 설치가 가능한 것으로 가정해 모델을 구축하였다.
  • 이후, 물리흡착법에 의한 분리·회수기술로서 제올 라이트를 이용한 PSA(Pressure Swing Adsorption) 법으로 수소(H2)를 분리·회수하여 연간 10,000톤의 수소가스(H2) 를 생산하는 것으로 가정하였다.
  • 자금조달은 총 투자자금의 30%를 자기자본으로, 그 잔 여부분 70%는 차입금으로 조달하는 것으로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
플랜트 건설비의 계산방법에는 무엇이 있는가? 플랜트 건설비의 계산방법은 개별적산법, 단가법, 비율법, 지수법 등이 있으며 각각에는 장단점이 있다. 여기서는 플랜트 및 단일기기의 비용은 용량에 산술비례하는 것이 아니라 지수비례에 변동한다는 특성을 이용해 아래와 같이 지수법을 채택하였다.
미생물을 이용한 바이오수소 생산기술의 걸림돌은? 현재 대부분 화석원료에서 생산되고 있는 수소는 장기적으로 신재생 방식의 수소생산 기술이 요구된다. 이에, 미생물을 이용한 바이오수소 생산기술은 낮은 생산성 과 생산효율이 상용화의 걸림돌로 지적받아 왔었지만, 최근 높은 생산효율을 가지고 있는 초고온 고세균 이용 바이오수소 연구가 본격화 되고 있다(해양수산부 2013, 2015; Kim et al. 2010; Lim et al.
수익판단법 중 자본회수법은 어떨게 구하는가? 기본적 수익판단법은 자본회수법(Payback Periods), 순 현재가치(Net Present Value), 내부수익률(Internal Rate of Return) 등으로 평가하였다. 먼저, 자본회수법은 세금공제 후 이익과 감각상각비의 합계 금액의 연간 누적액이 자산 투자액에 도달하는 년수를 구하여 판단하였다.
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참고문헌 (22)

  1. 김봉진 (2015) 보조금과 수소가격을 고려한 국내 연료전지차 의 경제성 분석. 한국수소 및 신에너지학회 26(1):35-44(Kim BJ (2015) An economic analysis of domestic fuel cell vehicles considering subsidy and hydrogen price. The Korean Hydrogen and New Energy Society 26(1):35-44) 

  2. 박세헌, 오위영, 권문상 (2005) $CO_2$ 해양격리시스템의 기술. 경제적 가능성 평가. Ocean Polar Res 7(4):451-461(Park SH, Oh WY, Kwon MS (2005) Economic feasibility study for $CO_2$ ocean sequestration, Ocean Polar Res 7(4):451-461) 

  3. 박세헌, 양희철 (2009) 심해저 망간각 개발의 경제성 평가. Ocean Polar Res 31(2):167-176(Park SH, Yang HC (2009) A technical and economic evaluation of cobalt-rich manganese crusts, Ocean Polar Res 31(2):167-176) 

  4. 조한창, 홍정구, 조길원, 김기홍 (2009) 제철 부생가스의 산소부화 연소기술. RIST 연구논문 23(2):71-75(Cho HC, Hong JG, Cho KW, Kim KH (2009) Oxygenenriched combustion technology of steel mill waste gas. RIST Res Paper 23(2):71-75) 

  5. 한국감정원 (1999) 유형고정자산 내용년수표. ISBN 89-88365-01-1, 425 p(Korea Appraisal Board (1999) The service life table of the tangible fixed assets, ISBN 89-88365-01-1, 425 p) 

  6. 해양수산부 (2012) 해양 초고온 고세균 이용 바이오수소 생산기술 개발. 한국해양과학기술원, 안산, 289 p (Ministry of Oceans and Fisheries (2012) Development of technology for biohydrogen production using hyper-thermophilic archaea. KIOST, Ansan, 289 p) 

  7. 해양수산부 (2013) 해양 초고온 고세균 이용 바이오수소 생산기술 개발. 한국해양과학기술원, 안산, 293 p (Ministry of Oceans and Fisheries (2013) Development of technology for biohydrogen production using hyperthermophilic archaea. KIOST, Ansan, 293 p) 

  8. 해양수산부 (2014) 해양 초고온 고세균 이용 바이오수소 생산기술 개발. 한국해양과학기술원, 안산, 299 p (Ministry of Oceans and Fisheries (2014) Development of technology for biohydrogen production using hyperthermophilic archaea. KIOST, Ansan, 299 p) 

  9. 해양수산부 (2015) 해양 초고온 고세균 이용 바이오수소 생산기술 개발. 한국해양과학기술원, 안산, 627 p (Ministry of Oceans and Fisheries (2015) Development of technology for biohydrogen production using hyperthermophilic archaea. KIOST, Ansan, 627 p) 

  10. Air products and chemicals Inc. (2014) Form 10-K report, 48 p 

  11. Bae SS, Kim YJ, Yang SH, Lim JK, Jeon JH, Lee HS, Kang SG, Kim S-J, Lee J-H (2006) Thermococcus onnurineus sp. nov., a hyperthermophilic archaeon isolated from a deep-sea hydrothermal vent area at the PACMANUS field. J Microbiol Biotechn 16(11):1826-1831 

  12. Bae SS, Lee HS, Jeon JH, Lee J-H, Kang SG, Kim TW (2015) Enhancing bio-hydrogen production from sodium formate by hyperthermophilic archaeon, Thermococcus onnurineus NA1. Bioproc Biosyst Eng 38(5):989-993 

  13. CES (2015) Reaction system cost for biohydrogen production using steel mill waste gas, Personal Communication, 10 p 

  14. Ebara corp. (2014) Power calculator for gas compressor report, elliott group, 20 p 

  15. Japan Coal Energy Center (1993) Economic evaluation for coal resources development, Tokyo Publishing Company, 208 p (In Japanese) 

  16. Kim YJ, Lee HS, Kim ES, Bae SS, Lim JK, Matsumi R, Lebedinsky A, Sokolova TG, Darya AK, Cha SS, Kim SJ, Kwon KK, Imanaka T, Atomi H, Bonch-Osmolovskaya EA, Lee JH, Kang SG (2010) Formate-driven growth coupled with hydrogen production. Nature 467(7313): 352-355 

  17. Kim M-S, Bae SS, Kim YJ, Kim TW, Lim JK, Lee SH, Choi AR, Jeon JH, Lee JH, Lee HS, Kang SG (2013) CO-dependent H2 production by genetically engineered Thermococcus onnurineus NA1. Appl Environ Microb 79(6):2048-2053 

  18. Lee HS, Kang SG, Bae SS, Lim JK, Cho Y, Kim YJ, Jeon JH, Cha SS, Kwon KK, Kim HT, Park CJ, Lee HW, Kim SI, Chun J, Colwell RR, Kim SJ, Lee JH (2008) The complete genome sequence of Thermococcus onnurineus NA1 reveals a mixed heterotrophic and carboxydotrophic metabolism. J Bacteriol 190(22):7491-7499 

  19. Lee SH, Kim M-S, Lee J-H, Kim TW, Bae SS, Lee S-M, Jung HC, Yang T-J, Choi AR, Cho Y-J, Lee J-H, Kwon KK, Lee HS, Kang SG (2016) Adaptive engineering of a hyperthermophilic archaeon on CO and discovering the underlying mechanism by multi-omics analysis. Sci Rep 6:22896 

  20. Lim JK, Mayer F, Kang SG, Muller V (2014) Energy conservation by oxidation of formate to carbon dioxide and hydrogen via a sodium ion current in a hyperthermophilic archaeon. P Natl A Sci USA 111(31):497-502 

  21. Rittmann SK, Lee HS, Lim JK, Kim TW, Lee JH, Kang SG (2015) One-carbon substrate-based biohydrogen production: microbes, mechanism, and productivity. Biotechnol Adv 33(1):165-177 

  22. Suzuki N (2014) Diameter design of the pipeline, personal communication. Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (JOGMECT), Tokyo (In Japanese) 

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