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연구개발 목표 및 내용
최종 목표
그린수소 생산용 수전해 시스템의 내구성 및 안전진단 핵심기술 개발
전체 내용
1 단계:
그린수소 생산용 수전해 시스템의 내구성 및 안전진단 핵심기술 개발
● 그린 수소의 고효율 생산을 위한 고내구성 수전해 기술 개발
· 동특성 모델링을 통한 수전해 내구성 진단기술 개발
● AI 기반 안전진단 시스템 개발
· 디지털 트윈 HILS와 AI를 적용한 수전해 고장판별 및 예측기술 개발

2단계:
멀티터미널 DC기반 그린수소 수송 및 공급 네트

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
그린수소 생산용 수전해 시스템의 내구성 및 안전진단 핵심기술 개발
전체 내용
1 단계:
그린수소 생산용 수전해 시스템의 내구성 및 안전진단 핵심기술 개발
● 그린 수소의 고효율 생산을 위한 고내구성 수전해 기술 개발
· 동특성 모델링을 통한 수전해 내구성 진단기술 개발
● AI 기반 안전진단 시스템 개발
· 디지털 트윈 HILS와 AI를 적용한 수전해 고장판별 및 예측기술 개발

2단계:
멀티터미널 DC기반 그린수소 수송 및 공급 네트워크 기술 개발 및 실증
● 그린 수소의 고효율 수소저장 기술
· 고효율 저온 압축(Cryo-Compressed) 수소저장기술 개발
● AI 기반 안전진단 시스템(H-AMS) 개발
· 고장 모의 및 IoT Device 적용 AI 기반 진단알고리즘 기술
● 그린수소 수송용 전력변환시스템 개발
· MV/LVDC용 양방향 컨버터스테이션기술 개발
· 신재생 에너지원 기반 수소 공급 네트워크기술 개발
● 데이터 기반 전기·수소 융복합 스테이션 운영기술 개발
· 융복합 스테이션 에너지관리시스템 개발
· 융복합 스테이션 분산자원 상태진단시스템 개발

1단계
1년차
목표
· 수전해 복잡계 동특성 시스템 모델 및 협조기기류 모델 개발 및 통합/모델 검증
· 그린 수소스테이션 설비의 고장 모의 실험설비 구축
내용
· 모델 기반 실시간 수전해 시스템 내구 진단을 위한 수전해 시스템 모델 개발
· 내구 진단은 협조기기류의 동특성과 밀접한 관계를 가지고 있어, 동특성을 반영할 수 있는 협조 기기류 모델도 동시 개발
· 모델 기반 내구 진단을 위한 모델 통합 및 검증
· 그린 수소스테이션 설비의 FTA(Fault Tree Analysis)수행과 모의 결함 실험 설비 구축과 AI 학습기법 설계

2년차
목표
· 내구 진단 기술을 위한 내구 모델 개발
· 그린 수소스테이션 설비의 감시진단 기본 알고리즘 개발
내용
· 실시간 수전해 시스템 내구 진단을 위한 내구 모델 개발
· 고장모의 실험을 통한 고장진단 데이터베이스 구축 및 Matlab 기반 AI 알고리즘 프로그램

3년차
목표
· 실시간 수전해 시스템 진단 기술 확보를 위한 HILS 구축 및 평가
· 디지털 트윈 HILS와 AI를 적용한 수전해 장치의 고장 판별 및 예측 기술 개발
내용
· 수전해 시스템의 내구 모델 실시간성 확보를 위한 HILS 기반 평가장치 구축 및 내구 개선 운전 전략 도출
· 디지털 트윈 HILS 장치 구축과 AI 학습 적용
· HMI 프로그램 개발

연구개발성과
○ 수전해 스택 정상 및 동특성 모델 개발
○ 수전해 시스템 내구성 모델 개발
○ 수소스테이션 설비 고장 및 안전 진단 기본 알고리즘 작성
○ 학습용 고장 데이터베이스 구축
○ 모의 고장 데이터베이스를 이용한 Matlab기반 AI 모의 고장 학습

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ DC 기반 전력변환시스템 핵심 요소 기술 관련 주요 중견, 대기업에 기술이전
○ 독립 및 연계형 마이크로그리드의 확산 및 신재생 도입비중 증대에 기여할 수 있으며 AC-DC 복합 전력 시스템의 신규시장 창출이 가능
○ 재해로 인한 정전에 대한 복원력 제고를 통해 스마트한 에너지 인프라 기반의 사회로의 이행에 기여, 정전으로 인한 인적재해를 예방함으로써 삶의 질을 향상
○ 직류기반의 CO2 free-수소 수송·공급 네트워크 제시를 통한 신사업 창출
○ 전력⋅수소 복합에너지 운영기술 개발을 통한 미래 수소 사회의 준비와 국가 기술경쟁력 향상
○ AI 기반의 안전진단을 통한 에너지 시스템 운영체계 구축을 통한 신뢰성 향상
○ 고성능 수전해 스택 및 수소저장 기술을 통한 그린 수소 기반의 수소 사회 활성화
○ 수전해 장치의 수명 개선으로 인하여 수소생산 비용 감소 및 수소의 가격경쟁력 향상
○ 복합에너지 최적화 운영 및 Data 기반 분석 기술개발을 통한 기존 분산형 전력시스템 에너지관리 기술의 고도화.
○ 전력⋅수소 복합에너지 기반 자립형 스마트 에너지 커뮤니티 운영기술 개발에 활용.
○ 향상된 내구성을 갖는 연료전지 및 고효율 수소저장 기술이 적용된 수소 분산발전 및 수소 운송 장치로의 기술 확대.
○ 개발된 기반기술을 바탕으로 MVDC 시스템에 대한 대형 정부과제 창출에 활용
○ Reliability를 고려한 DC 전력변환시스템 설계 기술 확보를 통한 전력변환장치 및 마이크로그리드 전력계통 신뢰성 향상에 기여
○ 신재생 전원기반의 분산전원 도입 비중 증대를 위한 핵심기술로 에너지신산업 활성화를 위한 정부와 산업계의 기술적 수요에 대응

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1 고분자 전해질 수전해(PEMWE) 스택 성능 평가 장치 개발 ... 5
• 2.2 고분자 전해질 수전해 성능 평가 ... 11
• 2.3 고분자 전해질 수전해 내구 성능 평가 ... 13
• 2.4 내구 모델 개발을 위한 시스템 작동 온도 과도 응답 실험 ... 14
• 2.5 고분자 전해질 수전해 시스템 내구 모델 개발 ... 16
• 2.6 수전해 시뮬레이션 모델 통합 및 기초 성능 검증 시뮬레이션 ... 21
• 2.7 HILS 기반 디지털 트윈 고분자 전해질 수전해 시스템 구축 및 고장 검출 프로그램 개발 ... 23
• 2.8. AI를 이용한 고장 진단 시스템 ... 30
• 2.9. 수소 스테이션 수명 진단 장치 개발 ... 36
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 41
• 1) 정성적 연구개발성과 ... 41
• 2) 정량적 연구개발성과 ... 43
• 3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 43
• 4) 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 48
• 5) 연구개발비 사용실적 ... 49
• 4. 다음 연도 연구개발계획 ... 49
• 1) 연구개발 목표 및 내용 ... 49
• 2) 국내외 관련 분야 환경변화 ... 49
• 3) 연구개발 추진전략 ... 49
• 4) 연구개발 일정 및 기대 성과 ... 56
• 5) 연구개발비 사용 계획 ... 57
• 6) 사업화 추진 계획 ... 57
• 7) 연구개발 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 57
• 끝페이지 ... 59