초록 ▼

□ 연구개요
수소에너지 가치사슬(저장 및 운송 부문) 강화를 위하여 수소액화공정에서의 에너지 효율을 혁신적으로 향상시켜 액화소요 비에너지 7kWh/kgLH2 대 수준을 구현하는 차세대 고도 심냉 수소액화공정의 개발 연구 수행

□ 연구 목표대비 연구결과
연구 목표의 성공적인 달성을 위하여 (1) 수소 액화 관련 주요 열역학 및 반응 특성 데이터의 수집 및 분석, DB 화를 수행하였고 (2) 전체 액화공정의 에너지 효율 향상을 위하여 CCS 와 결부된 포집 CO2 나 LNG 기지에서의 폐냉열을 수소 액화 예냉 싸

□ 연구개요
수소에너지 가치사슬(저장 및 운송 부문) 강화를 위하여 수소액화공정에서의 에너지 효율을 혁신적으로 향상시켜 액화소요 비에너지 7kWh/kgLH2 대 수준을 구현하는 차세대 고도 심냉 수소액화공정의 개발 연구 수행

□ 연구 목표대비 연구결과
연구 목표의 성공적인 달성을 위하여 (1) 수소 액화 관련 주요 열역학 및 반응 특성 데이터의 수집 및 분석, DB 화를 수행하였고 (2) 전체 액화공정의 에너지 효율 향상을 위하여 CCS 와 결부된 포집 CO2 나 LNG 기지에서의 폐냉열을 수소 액화 예냉 싸이클에 통합하는 기술을 연구하였다. (3) 다양한 수소 생산 경로에서 나오는 원료수소의 액화공정 전차리를 위한 고도 분리정제공정 기술 연구를 수행하였으며, (4) 액화를 위한 혼합냉매 성분과 조성의 최적 선정 및 스크리닝 기술을 연구하고, (5) 많은 설계변수와 복잡한 거대 공정구조를 가지는 통합형 심냉 액화공정을 정밀하게 모사하는 공정모델링기술, (6) 에너지 효율을 극대화해주는 집적화 다단 혼합냉매 싸이클 공정구조 합성기술, (7) 통합형 심냉 액화공정이 가지는 잠재적 성능을 최대한 구현하고 안정적인 제어를 가능하게 해주기 위한 최적설계 및 제어 기술, (8) 거재 복잡공정 설계변수의 전역 최적치를 찾아주는 AI 기반 최적화 및 축소모델 구축 기술을 연구하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
심냉 수소액화공정은 극저온 온도 조건과 이를 구현하기 위한 복잡한 액화싸이클로 인하여 학술적/산업적 연구결과가 아직 많지 않아 연구 성공 시 관련 분야 기술 주도와 선점에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 현재까지 알려진 상용 심냉 수소액화 공정기술에 의한 액화소요 비에너지는 12-15 kWh/kgLH2 의 수준으로 수소 저장·운송 가치사슐에서 소요되는 전체 비용의 상당한 부분을 차지하고 있으며 이러한 높은 에너지비용과 투자비용으로 인하여 심냉 액화수소가 저장과 수송에 가지는 많은 잠재적 장점에도 불구하고 확실한 챔피온 기술로 자리잡지 못하고 있는 상황이다.

본 연구를 통하여 액화소요 비에너지 7 kWh/kgLH2을 구현하는 공정개발 연구목표를 달성함으로써 세계 최고 수준의 고도 심냉수소액화공정 기술 확보와 수소 가치사슬의 주병목 해소에 기여할 수 있을 것이다. 또한 개발된 뛰어난 에너지 효율올 가지는 고도 심냉 수소액화기술은 수소사회의 조기구현에 중요한 기여가 기대된다. 향후 수소의 표준적 저장 및 장거리수송 방안으로 기대되고 있는 액화수소 분야의 연구 선점은 국내외의 심냉 수소액화기술 선도에 매우 중요하며 개발된 기반기술은 수소액화공정의 고도 설계 및 최적화 기술력 향상에도 중요한 기여가 예상된다. 또한, 수소에너지 가치사슬과 관련된 주요 공정과 기술을 개발함으로써 해외 기술에 대한 의존을 낮추고 국산 상용화 및 라이센싱 뿐 아니라 관련 산업 개발을 촉진할 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1) 연구개발과제의 필요성 ... 4
• 1-2) 연구개발과제의 목표 및 내용 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 2-1) 연구개발과제의 최종 목표 ... 7
• 2-2) 연구개발과제의 추진체계 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 3-1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 9
• 3-2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3-3) 목표 달성 수준 ... 10
• 3-4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 11
• 4-1) 학술적/기술적 측면 ... 11
• 4-2) 산업적/경제적 측면 ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 11
• 6. 자체점검표 ... 12
• 7. 참고문헌 ... 12
• 끝페이지 ... 45