초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
천연가스를 개질하여 수소를 생산하는 블루수소는 부산물인 이산화탄소를 처리하기 위한 CCS 기술의 적용이 필수적임. 본 기술은 천연가스 개질 시 생산되는 수소와 부산물인 이산탄소의 대용량/저비용 파이프라인 수송을 위해 인공지능을 적용한 누출감지 기술을 개발하여 공공안전/재난 사전예방기술을 확보하고자 함

1. 실제 파이프라인 운영자료를 적용한 국내 천연가스 배관망에의 블렌딩 수송 적용 가능성 검토
2. 기존 천연가스 배관망에의 블렌딩 수송에 대한 다이나믹 유동모델링

□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
천연가스를 개질하여 수소를 생산하는 블루수소는 부산물인 이산화탄소를 처리하기 위한 CCS 기술의 적용이 필수적임. 본 기술은 천연가스 개질 시 생산되는 수소와 부산물인 이산탄소의 대용량/저비용 파이프라인 수송을 위해 인공지능을 적용한 누출감지 기술을 개발하여 공공안전/재난 사전예방기술을 확보하고자 함

1. 실제 파이프라인 운영자료를 적용한 국내 천연가스 배관망에의 블렌딩 수송 적용 가능성 검토
2. 기존 천연가스 배관망에의 블렌딩 수송에 대한 다이나믹 유동모델링 수행 및 인공지능 학습자료 생성
3. 인공지능 학습을 통한 수소-천연가스 누출 감지 모델 개발
4. CCS 지중저장지로의 이산화탄소 수송 파이프라인에 대한 다이나믹 모델 구축 및 센서 데이터 생성
5. 인공지능 학습을 통한 액체상 이산화탄소 누출 모니터링 및 사전예측 기술 개발

◎ 전체 내용
본 제안하는 연구에서는 다양한 지하 및 지표 공간정보와 배관망 및 센서자료를 입력값으로 하여 인공지능 및 데이터 마이닝 기술을 통해 “블루수소 연계 배관망내 수소 및 이산화탄소 누출감지를 위한 인공지능 기술”을 개발하였음. 이를 위해 배관망의 효율적 운영 및 관리를 위한 정보를 생산하고, 누출 사고에 대비한 실시간 지능형 배관망 시스템을 구축하는데 필요한 기술을 확보하고 이에 필요한 입력자료를 결정하는 것이 주요 내용임. 이를 위해 캐나다 참여기관과의 공동연구 및 인터쉽을 수행하였으며, 학생들은 캘거리 대학에서 기본지식을 교육받고, 2곳의 산업체 인턴십 경험을 통해 관련기술을 습득 하였음.

■ 추진전략: 해외 교육기관(캘거리대학교), 에너지 국영기업의 해외법인(KOGAS Canada Energy Ltd.), 수소/CCS 전문기업(MKS Investment Ltd.)과의 공동연구 및 인턴쉽 수행

■ 연구내용
- 안정적인 수소 블렌딩 파이프라인 수송을 위한 다이나믹 누출 모델링 및 인공지능을 결합한 누출 위치/정도 예측 기법 개발
◦ 수소 육상 수송기술 분석 및 수소/천연가스 블렌딩 기술개발 현황조사
◦ 파이프라인 다이나믹 모델링을 통한 누출 특성 파악
◦ 현장규모 파이프라인(국내 천연가스 배관망 운영자료 사용) 수소/천연가스 블렌딩 유동 묘사를 위한 전산 시뮬레이션 모델 구축 및 인공지능 학습자료 생성
◦ 다양한 인공지능 기법을 적용한 최적 누출 감지시스템 개발

- CCS 연계 CO₂ 파이프라인의 누출감지 기술개발
◦ 파이프라인 CO₂ 수송 모니터링기술 분석 및 기술개발 현황조사
◦ 누출감지를 위한 센서 데이터 규격 정의 및 데이터 정형화
◦ CO₂ 누출 모니터링과 지하 심부지층내 침투량 분석을 위한 시뮬레이션 모델 구축 및 학습자료 생성
◦ 인공지능 학습을 통한 누출감지 및 모니터링기술 고도화

◎ 통합 프로젝트
● 목표
수소 블렌딩 파이프라인 운송을 위한 누출 모델링 및 인공지능을 결합한 누출 예측 기법 개발

● 내용
데이터 샘플링 알고리즘 개발 및 감시 알고리즘/ 지능형 배관망 모니터링 시스템 구축

□ 연구개발성과
인공지능 기술을 적용하여 파이프라인내 가스 유동 시 발생될 수 있는 누출을 감지할 수 있는 사전예측 기술 개발

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
■ 연구개발성과의 활용계획
◦ 국내 수소 공급배관 안전성 진단 및 모니터링
◦ 수소 및 이산화탄소 배관망 누출 탐지 및 모니터링
◦ 베관망내 유체유동 모니터링 비용 감소 및 효율화
◦ 수송설비 고장예측과 경제성 제고
◦ 오염 물질 누츨 시 화재 위험성 사전 예측 및 환경개선기술 제고

■ 연구개발성과의 기대효과
◦ 블루수소 에너지 시장선점의 효과
◦ 기존 배관망 누출 진단과 관련된 방법의 한계를 해소할 수 있는 인공지능 모델의 개발
◦ 인적, 물적 사고 예방 기술의 개발로 국가경쟁력과 신뢰도를 높이고, 사회 안정 및 국민 복지 증진에 기여
◦ 안정적이고 효율적인 수소/천연가스/이산화탄소 공급을 통한 탄소 배출저감 극대화
◦ 4차 산업혁명 인공지능 및 ICT 기술 해외 선도대학에 파견을 통해 뛰어난 교육과 연구 활동으로 전문지식을 습득하여 글로벌 고급 인재 양성
◦ ICT, SW 기술과 다양한 분야의 융합을 통한 글로벌 기술 경쟁력 유지
◦ 캐나다-한국과의 지속적인 인력 교류 발판을 마련 및 국내대학 대학원 활성화에 기여

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 과제 실적 요약 ... 6
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 1) 추진 배경 ... 9
• 2) 정부 지원 필요성 ... 17
• 3) 수행기관 추진역량 ... 19
• 4) 해외기관 추진 전문성 ... 20
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 23
• 1) 연구 수행 개요 ... 23
• 2) 추진전략 및 체계 ... 27
• 3) 연구 수행 내용 ... 30
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 47
• 1) 연구수행 결과 ... 47
• 2) 목표 달성 수준 ... 49
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 50
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 50
• 2) 자체 보완활동 ... 50
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 50
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 51
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 51
• 7. 기대효과 ... 52
• 1) 협력연구 기대 효과 ... 52
• 2) 연구 성과 활용 방안 ... 52
• 3) 파견에 따른 글로벌 인재양성 효과 ... 52
• 4) 후속 연구계획 및 성과관리 방안 ... 52
• 5) 파견인력 등 진로 추적 등 사후관리 ... 53
• 8. 예산집행실적 ... 54
• 1. 예산 총괄표 ... 54
• 2. 파견인력 지원비 ... 54
• 3. 비목/세목별 예산 집행실적 ... 54
• 끝페이지 ... 55