초록 ▼

□사업목적
◦ 해수담수 연계 수전해 그린수소 시스템 구축을 통한 클린에너지 소재·부품 공정기술 개발
- 상용급 해수담수-수전해 그린수소 생산 시스템 모듈화 설계 기술 개발
- 결정화법에 의한 해수담수 및 해양자원 고농축 기술 개발 (수소생산에 필요한 전처리 기술)
- 다중 센서에 의한 통합 공정 시스템 실시간 모니터링 및 시스템 안정화 기술 개발
- 통합 시스템 모듈용 커넥션 부품(Valve, Fitting, Tubing 등) 고정밀기능성 표면처리 공정기술 개발

□연구 필요성
[개발기술의

□사업목적
◦ 해수담수 연계 수전해 그린수소 시스템 구축을 통한 클린에너지 소재·부품 공정기술 개발
- 상용급 해수담수-수전해 그린수소 생산 시스템 모듈화 설계 기술 개발
- 결정화법에 의한 해수담수 및 해양자원 고농축 기술 개발 (수소생산에 필요한 전처리 기술)
- 다중 센서에 의한 통합 공정 시스템 실시간 모니터링 및 시스템 안정화 기술 개발
- 통합 시스템 모듈용 커넥션 부품(Valve, Fitting, Tubing 등) 고정밀기능성 표면처리 공정기술 개발

□연구 필요성
[개발기술의 중요성]
◦ 클린에너지 클러스터 조성을 통한 해양에너지 활용 원천 기술 개발
- 수소경제 선도국가로 도약하기 위해서는 관련 전후방 관련 기술의 개발도 필수적임
- 특히 수소 수전해에 필요한 수자원 확보 측면에서 해양과 인접한 국가의 경우는 풍부한 해수를 보유하고 있어 이를 담수화하는 계획은 매우 합리적임
- 수소 인프라 조성을 위해 해수담수화 플랜트에서 공급된 해수담수를 이용해 그린수소를 생산 및 공급
- 고효율 해수담수-수전해 전극 개발 및 최적화를 통해 해양자원의 적극적 활용 가능
- 친환경 수소생산·저장 등 밸류체인 핵심기술 및 소재·부품 기술개발을 통한 클린에너지 관련 지역전략산업 육성 및 기업경쟁력 강화 기대

[기관 R&R등 고유임무와의 연계성]
◦ 우리원의 R&R인 ‘생산현장의 지능화와 친환경 제조혁신을 위한 청정생산시스템 기술개발’ 및 ‘부산광역시의 7대 산업육성 전략’ 과 부합함.
- 정부는 혁신성장 투자전략 3대 플랫폼 내 수소경제를 선정하여 2023년까지 약 10조원을 투자하여 국가적 차원에서 5년 단위 중장기 계획을 세워 혁신성장 전략투자 방안을 발표함.
- '17년 11월, 부산 주력산업 내 클린에너지를 부산 미래 성장동력원으로 지자체 의지가 강함.
- 한국생산기술연구원 ‘KIBCH 전락키술 로드맵’ 내에 수소에너지 생산 및 응용기술 (M-4-c-16) 외 10여개 수소에너지 관련 전락기술이 있음.
- 동남지역본부 에너지플랜트그룹 미래 대표연구 분야로 ‘클린에너지 플랜트 시스템 기술’과 미래유망기술로 ‘저탄소 및 수소에너지 응용 기술’이 중점추진 연구분야로 선정 되어 있음.

□핵심기술
핵심기술명 : 생산 에너지 혁신기술(생기원 6대 핵심분야-생산현장에서의 탄소순환 및 저감형 청정생산기술)
유망기술명 : 산업에너지원 다변화기술(M-4-a)
비중(%) : 80
유망기술명 : 에너지 고효율화 기술(M-4-b)
비중(%) : 20
합계 : 100

□개발기술의 정의
◦ 해양 재생에너지 연계 해수담수-수전해 그린수소 통합 시스템 및 핵심소재·부품 국산화를 통한 미래 해양에너지·자원화 플랫폼 기술
[1차년도]
◦ 해수담수-수전해 그린수소 Lab-scale 통합 시스템 요소설계 기술 확보
- 그린수소 수전해 전극촉매 개발 및 Lab-scale 성능평가 시스템 설계 기술 개발
- 결정화법에 의한 해수 담수 및 고농축화 시스템 공정 기초연구
- 수전해 통합 시스템 공정 분석과 모니터링인자 신호 수집·처리를 위한 모니터링 장치 개념설계 및 구성
- 수소용 커넥션 부품 요구특성 확보 및 소재물성 균일화 기술개발
[2차년도]
◦ 해수담수-수전해 그린수소 및 해 양자원농축 Lab-scale 통합 시스템 기술
- 고농축수 모사환경 기반 수전해 단위셀 성능평가 및 최적화
- 수전해 공급용 해수 담수 및 자원 농축화 시스템 연계 공정 개발
- 수전해 통합 시스템 핵심 모듈별 센서 신호처리 기법 확립
- 해수환경 커넥션 부품 내식성 및 내마모성 향상 표면처리 기술 개발
[3차년도]
◦ Proto-type(20 Nm³/hr) 해수담수-수전해 그린수소 및 해양자원추출 통합 시스템 개발
- Proto-type 해수담수-수전해 시스템 구축 및 운전 최적화
- 결정화법에 의한 탈염 및 고농축화 공정 설계 최적화
- 수전해 통합 시스템 모듈별 모니터링 장치 및 FMEA 기반 고장진단 알고리즘 개발
- 수소환경 특성확보를 위한 이종표면처 리 융합기술 개발
[4차년도]
◦ 상용화를 위 한 해수담수-수전해 그린수소 대량생산 단일모듈 시스템 공정 설계
- 대면적 소량셀 Zero-gap 전해조 스택 설계 기술 확보
- 상용화를 위한 해수담수 및 고농축수 공정 시스템 Scale-up 설계 기술
- 공정 특징추출 및 FMEA 기반 고장진단 소프트웨어 개발
- 수소 전용 커넥션 부품 대량화를 위한 전후처리 기술
[5차년도]
◦ 상용화를 위한 해수담수-수전해 그린수소 통합 시스템 공정기술 확립
- 대면적 단일스택 어셈블리 최적화 및 성능평가 기술 확립
- 해수담수 및 수전해 시스템 연계 적용 및 평가
- FMEA 기반 자가고장진단 기능 탑재된 제어모듈 기술
- 수소 전용 커넥션 부품 표면처리 공정 균일화 및 대량화 기술
[6차년도]
◦ 150 Nm³/hr급 해수담수-수전해 통합 모듈 시스템 연계 운전 및 실증화
- 해수담수-수전해 단일스택 시스템 운전 최적화
- 통합 모니터링 시스템 기반 안정화 및 고장진단 상용 모듈 연동 실증화
- 수소 전용 커넥션 부품 인증 및 사업화

□사업목표
사업 기간 내 목표(2020~25)
◦ 해양 재생에너지 연계 해수담수-수전해 그린수소 통합 시스템 기술 개발
- Proto-type 단일스택 기반 해수담수-수전해 시스템 설계 기술
- 고농축수 내 해양자원 농축 단위공정 기술
- 통합 공정 시스템 실시간 모니터링 및 고장모드/영향분석(FMEA) 기술 개발
- 통합 공정 시스템 핵심소재·부품 표면공정 기술 고도화
사업 종료 후 목표 (2026-29)
◦ 해양 재생에너지 연계 해수담수-수전해 시스템을 통해 생산된 그린수소를 기반으로 그린수소 생산기지, 수소항만 및 수소선박 R&BD 플랫폼 등 수소사회 구축을 통해 동남권 클린에너지 산업벨트 형성
- 클린에너지 생태계 클러스터 구축을 위한 친환경 그린수소 추출 핵심기술 및 소재부품 기술 확보를 통한 신산업 개척 및 동남권지역특화 산업경쟁력 강화
- 신기술 기반 기업 경쟁력 향상을 통한 신산업 육성 및 고용 창출 확대

□예상성과
◦ 정성적 성과
- 150 Nm³/hr급 해수담수-수전해 통합 모듈 시스템 기술 확보
- 통합 모니터링 및 고장진단 상용 모듈 기술 확보
- 수소 전용 커넥션 부품 표면처리 실용화 기술 확보
◦ 정량적 성과
- 메이져급 우수 논문우수논문(IF 상위 20%) : 15건 이상
- 우수특허(SMART 평가 A등급이상) : 2건 이상
- 기술료 : 2.5억 이상

□활용방안(기대효과)
◦ 과학기술적 측면
- 클린에너지 분야에서 원천기술 확보 및 실증화 연구를 통해 차세대(Next-generation)를 위한 지속가능한 기술을 선도함으로써 청정기술 R&D 경쟁력 확보함.
- 핵심 부품소재 및 공정기술의 선점을 통한 연구원 기술역량을 강화하고, 산·학·연 연계 협력을 통한 해양 친환경 자원 활용에 대한 최고 기술력 확보가 가능함.
- 클린에너지 부품소재 정밀가공제어 및 표면처리 기술 개발을 통하여 관련 기술의 자립도를 제고하고, 해외 기술경쟁력 강화 및 First mover로서의 산업리더 역할이 가능함.
- 기존 기계 중심의 지역산업 기술에 클린에너지 기반의 소재부품 및 시스템 기술을 접목함으로서 기술-기술, 산업-산업 간의 융·복합화를 통한 신산업 창출이 가능함.
◦ 경제사회적 측면
- 온실가스 및 미세먼지 저감 등 기후환경변화에 대응하기 위한 클린에너지 기술 개발 통해 화석연료를 대신하는 국가 에너지 자원의 다변화 및 에너지 안보에 공헌함으로써 국민 삶의 안정성 이바지할 수 있음.
- 부산시 클린에너지 산업 및 클러스터 구축 전략과 연계한 지역 신산업 발굴 및 고부가가치 신산업 육성을 통해 지역산업발전에 기여함.
- 해양 수전해 그린수소 기술은 풍부한 해수를 이용하여 해양자원화가 가능하며, 대용량 그린수소 확보를 통해 미래 해양산업 플랫폼 기반의 그린수소경제 역할을 담당할 것으로 기대됨.
- 동남지역 기존 부품소재 기업 중 역량을 갖춘 기업을 대상으로 특화 핵심기술을 이전·보급하고 생산기술 지원하여 클린에너지 강소기업 육성 및 산업 클러스터 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대됨.
- 클린테크 생태계 조성 통해 지자체 기업들의 차세대 먹거리 창출 및 미래 경쟁력 확보 특히, 서비스업 중심 산업구조를 갖는 부산지역 내 산업 생태계를 클린에너지 기술과 연계 및 육성함으로써 지역산업의 고도화 및 고부가가치 첨단 제조산업으로의 전환이 가능함.

(출처 : 요 약 서 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 기관주요사업 사업계획서 ... 2
• 기관주요사업 요약서 ... 3
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발의 개요 ... 7
• 1-1. 사업 목적 ... 7
• 1-2. 개발기술의 정의 ... 8
• 1-3. 개발기술의 필요성 ... 9
• 2. 연구개발 내용 ... 13
• 2-1. 중장기 로드맵 ... 13
• 2-2. 연차별 추진 방안 ... 14
• 2-3. 연구 목표 도출근거 및 평가방법 ... 26
• 3. 연구개발 추진전략 및 체계 ... 31
• 3-1. 연구개발 추진전략 ... 31
• 3-2. 연구개발 추진체계(편성도) ... 32
• 3-3. 지역 사회 기여 전략 ... 33
• 4. 연구성과 활용 방안 ... 35
• 4-1. 연구성과 활용·확산계획 ... 35
• 4-2. 기대효과 ... 35
• 4-3. 질적 성과지표(예상성과) ... 36
• 5. 예산총괄표 ... 37
• 첨부 ... 38
• 끝페이지 ... 50