초록 ▼

◻ 연구개요
• 국내 부존 전통화석연료(conventional fossil fuels) 자원 부재로 인한 항시적 에너지 수급 불안정성 및 화석연료 의존에 따른 초미세먼지 심화를 해결하기 위한 수소 에너지 사회로의 전개 필요성이 고조되고 있음
• 수소를 포함하는 부생가스를 기존 천연가스 배관망에 연계하여 이송할 경우, 도심의 최종 소비자에 매우 용이한 수소 보급이 가능할 것으로 예상되며, 이를 바탕으로, 대도시 근처 중앙허브에서 크러스레이트 하이드레이트를 이용한 부생가스(천연가스+수소) 저장 시스템을 구축 후 중소 규모 스

◻ 연구개요
• 국내 부존 전통화석연료(conventional fossil fuels) 자원 부재로 인한 항시적 에너지 수급 불안정성 및 화석연료 의존에 따른 초미세먼지 심화를 해결하기 위한 수소 에너지 사회로의 전개 필요성이 고조되고 있음
• 수소를 포함하는 부생가스를 기존 천연가스 배관망에 연계하여 이송할 경우, 도심의 최종 소비자에 매우 용이한 수소 보급이 가능할 것으로 예상되며, 이를 바탕으로, 대도시 근처 중앙허브에서 크러스레이트 하이드레이트를 이용한 부생가스(천연가스+수소) 저장 시스템을 구축 후 중소 규모 스테이션으로 수소를 수송하고자 함
• 따라서, 본 중견연구에서는 이들의 열역학적 상관관계 도출을 통한 저압 중·대규모 수소 저장 소재로의 활용 가능성을 확인하고자 함
• 온도 및 압력 변화에 따른 가스의 선택적 방출 특성을 확인하고, 이를 통해 부생가스 저장 후 선택적 수소 분리 가능성을 제시하고자 하며, 본 과제를 통해 4차년도까지 저압(100 bar 내외) 기준 10 g-H₂/L 이상의 수소 저장을 달성하고자 함

◻ 연구 목표대비 연구결과
• [1차년도] 수소-천연가스 다성분계 크러스레이트 형성 물리화학적 특성 및 메커니즘 규명 연구를 통해 저압(100 bar 내외) 조건에서의 3 g-H₂/L 이상 (100 bar 기준) 수소 저장이 가능한 수소-천연가스 크러스레이트 형성 구현을 달성하고자 하였음(3.8 g-H₂/L 달성 - 목표 달성도 100%)
• [2차년도] 수소 포함 부생가스 조건에 따른 수소 저장 물성 데이터베이스 구축을 통해 수소 크러스레이트 전환율 80% 이상 및 동공 내 수소 점유율 20% 이상을 확보함(전환율 88% 및 수소 점유율 30.27% 확보 - 목표 달성도 100%)
• [3차년도] 수소 저장 및 분리 성능 최적화 연구 수행을 통해 다양한 크러스레이트 형성 촉진제 및 확산 촉진제 첨가를 통한 동역학적 특성 측정 및 수소 분리능력 극대화(온도 스윙을 통한 선택적 수소 분리 가능성 확보 - 목표 달성도 100%)
• [4차년도] 수소 저장 및 분리 소재 안정성 및 반복성 확보하였으며, 저압 조건 (100 bar 내외)에서의 10 g-H₂/L의 수소 저장이 가능한 수소-천연가스 크러스레이트 하이드레이트 형성을 구현함(10.26 g-H₂/L 달성 - 목표 달성도 100%)
• 또한, SCI급 논문 10편 게재 목표에서 11편 게재를 통해 성과목표를 달성함
• 이로써 본 중견연구과제를 통해서 연구목표 대비 100%의 연구결과를 달성함

◻ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
• 본 중견연구 과제를 통해 개발한 저압 조건에서 부생가스(천연가스+수소) 하이드레이트 기반 수소 저장 및 분리 기술을 기반으로 저에너지 고효율 수소 저장 기술 개발에 기여함
• 실제 천연가스 파이프라인에 수소가 혼입될 경우, 중·소규모의 저장 스테이션으로 활용될 수 있는 크러스레이트 하이드레이트 시스템 개발을 통해 미래 수소사회를 앞당겨 글로벌 수소 사회 선도에 기여함
• 지구상에 가장 풍부한 물질인 물을 기반으로 한 친환경적이며 지속가능한 수소저장 매체로 사용될 수 있는 크러스레이트 하이드레이트 시스템을 개발하였기에 유기물질, 귀금속 등의 고가 재료가 필요한 흡착 재료 대비 원가절감이 가능함
• 공정 및 운송비용 절감에 따른 수소가스 원가 인하 등의 경제성 확보가 가능할 것으로 기대함
• 저압 수소 저장 시설 개발을 통해 중·소규모 수소충전소들이 도심으로 진출하기 위한 진입 장벽이 완화되어 국내 수소 시장 확대 및 산업 활성화의 촉진을 기대함

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 33