초록 ▼

□ 연구개요
전통적인 화석연료 기반의 화학산업은 대량의 온실가스를 배출하므로 친환경 탄소중립형 화학 산업 시스템 구축을 위해 탄소 포집 기술 이외에도 재생에너지를 활용할 수 있는 P-to-X 기술, 즉 전력을 활용한 화학 제품 생산 기술 개발이 필요함. 화학 산업 특성상 공정이 복잡하고 여러 설비들 간의 통합성이 매우 높아 전력화 및 P-to-X 기술 적용 결과 및 활용성에 대한 불확실성이 큼. 따라서, 본 연구에서는 재생에너지 전력화를 기반으로 한 e-리파이너리 공정 및 시스템 최적화 연구를 통해 미래형 지속가능한 화학산업

□ 연구개요
전통적인 화석연료 기반의 화학산업은 대량의 온실가스를 배출하므로 친환경 탄소중립형 화학 산업 시스템 구축을 위해 탄소 포집 기술 이외에도 재생에너지를 활용할 수 있는 P-to-X 기술, 즉 전력을 활용한 화학 제품 생산 기술 개발이 필요함. 화학 산업 특성상 공정이 복잡하고 여러 설비들 간의 통합성이 매우 높아 전력화 및 P-to-X 기술 적용 결과 및 활용성에 대한 불확실성이 큼. 따라서, 본 연구에서는 재생에너지 전력화를 기반으로 한 e-리파이너리 공정 및 시스템 최적화 연구를 통해 미래형 지속가능한 화학산업 고도화를 가능케 하는 차세대 화학 공정 시스템 원천 기술 개발을 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
[전력화 기반 화학산업의 전공정 에너지 시스템 설계 방법론 연구]
전기 기반 산업용 열 공급 공정 통합 모델링 및 시스템적 분석을 진행하였고, 열회수 네트워크 설계 및 에너지 절감 연구를 진행하였음. 이를 통해, 전력화기반 에너지 효율 향상 및 최적 열통합을 위한 시스템 분석 방법론을 정립함. 추가적으로, 전력화 기반 정유 공정, e-Refinery 대상 유틸리티 시스템과 grid 통합을 위한 최적화 방안을 제시하고 에너지 운영 최적화 사례연구 및 경제성 평가를 통해 전력화 기반 e-Refinery 에너지 시스템 통합 방법론을 구축함.
[전력화 기반 화학산업 P-to-X 시스템 최적화 연구]
전기기반 화학산업용 수소 생산 공정을 모델링하고, 더 나아가 Syngas, Methane 등 다양한 화학제품 생산을 위한 공정 설계 및 통합 공정에 대한 최적 연계 방안을 제시함. 전력화 환경 하에서 통합 공정에 대한 사례 연구 및 경제성 평가를 통해 전력화 기반 화학 제품 생산 기술 P-to-X 공정 시스템 최적화 방법론을 정립함.
[전력화 기반 화학산업용 CO₂ 포집 및 P-to-X 연계 최적화 연구]
전력화 환경하 P-to-X 공정 대상 전기 기반 CO₂ 포집 시스템 연계 및 통합 공정을 모델링하고 에너지 시스템을 분석을 진행함. e-CO₂ 포집 연계형 P-to-X 통합형 e-Refinery에 대한 사례 연구 및 경제성 평가를 통해 e-Refinery 에너지 시스템 최적화 방법론을 정립함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
(기술·경제적 파급 효과) 전력화를 통한 화학산업 에너지 시스템 체계의 변경을 통해 화학 산업 고도화 기여할 수 있게 됨. 첫째로, 미래형 스마트 그리드와의 유기적인 연계성을 확보함으로 재생에너지 기반 에너지의 활용, 저장, 전환을 가능케 하여, 전통적인 화석원료 기반의 단편적인 에너지 수급체계에서 벗어나, 에너지 수급의 불확실성을 최소화함으로써 재생에너지 기반 화학 산업의 최적 에너지 믹스 기반을 구축함. 둘째로, 온실가스 배출량을 혁신적으로 저감할 수 있고, 전력화 연계형 고부가가치 화학제품 생산 체계를 확립할 수 있게 됨. 추가적으로, 全공정 에너지 및 수소 네트워크 최적 운용 및 관리를 통한 비용 절감 효과를 달성하게 됨. 마지막으로, 전력화 적용 에너지 통합 시스템에 대한 분석 및 최적화 기법을 통해 P-to-X 기술 적용의 비효율성을 최소화하여 단위 요소 기술 개발 시간을 단축할 수 있게 되고, 기술 개발로 확보한 경험 지식과 관련 시스템 응용 기술이 타 산업으로 확산 가능성이 있고 이에 대한 사업화를 지원할 수 있게 됨.
(사회적 파급 효과) 지속가능형 친환경 공정으로의 화학산업 생산 시스템을 제시함으로써 환경오염방지 및 국민 생활환경 개선에 기여함. 화학산업 지능정보 기술 활용과 친환경 재생에너지 기술 도입을 통해 굴뚝산업으로 각인된 화학산업의 부정적인 사회적 이미지를 탈피하는데 기여함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과 ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 47