초록 ▼

□ 연구개요
■ 한국형 그린수소 시스템의 최적 운영 및 설계와 관련된 원천기술을 확보하기 위해, 국내의 가용 재생에너지를 이용하여 수소경제 활성화 국가 로드맵에 맞게 수소를 생산·공급할 수 있는 한국형 그린수소 공급망의 설계안을 제시하고, 설계된 공급망에 따라 수소 생산 공정의 최적화된 상세 설계 구현
■ 재생에너지의 동특성과 불확실성을 충분히 고려하여 안전성과 경제성을 포함한 전체 수소 생산 시스템의 지속가능성 획기적 향상

□ 연구 목표대비 연구결과
■ 한국형 수소이송 시스템, 경제성 분석, 전과정 평

□ 연구개요
■ 한국형 그린수소 시스템의 최적 운영 및 설계와 관련된 원천기술을 확보하기 위해, 국내의 가용 재생에너지를 이용하여 수소경제 활성화 국가 로드맵에 맞게 수소를 생산·공급할 수 있는 한국형 그린수소 공급망의 설계안을 제시하고, 설계된 공급망에 따라 수소 생산 공정의 최적화된 상세 설계 구현
■ 재생에너지의 동특성과 불확실성을 충분히 고려하여 안전성과 경제성을 포함한 전체 수소 생산 시스템의 지속가능성 획기적 향상

□ 연구 목표대비 연구결과
■ 한국형 수소이송 시스템, 경제성 분석, 전과정 평가 모델 개발
- 다음의 시스템에 대한 공정 모델링, 경제성 분석, 전과정 평가 모델 개발 완료: 파이프라인 이송, 압축 수소 육상 이송 (수소압축+튜브트레일러), 액화수소 육상 이송 (수소액화+극저온액화탱크로리 트럭), 액상유기물 수소저장체(LOHC) 육상 이송 (LOHC 전환+탱크로리 트럭)
■ 한국형 그린수소 생산 기술 모델링
- 다음의 시스템에 대한 공정 모델링, 경제성 분석, 전과정 평가 모델 개발 완료: 알칼라인 수전해, 고분자전해질 수전해, 고체산화물 수전해, 해조류 바이오매스-수소 전환
■ 한국형 그린수소 공급망 설계
- 위의 결과를 이용, 그린수소 공급망 상부구조 모델을 완성한 후 그린 수소 생산 및 수요 동특성 및 불확실성을 고려 확률론적 최적화 기법으로 동적 공급망 설계 완료
■ 모델링 및 공급망 설계 결과
- 국내에서 알칼라인 수전해로 생산된 그린수소와 해조류 수열핵화-개질로 생산된 그린수소의 가격은 각각 9.55$/kg(LCOH)과 3.00$/kg(MSP)으로 나타남
- 5000km 이상의 해상운송일 때, 암모니아의 형태로 수입하는 것이가장 경제적이며 (LCOH=8.31$/kg), 그 다음이 메탄올, MCH 순으로 나타남. 액화수소의 경우 수소 수요가 10 ton/day일 때 LCOH가 16.09$/kg에서 1.9MT/yr일 때 2.3$/kg로 낮아지는 것을 확인
- 초기(~2035년)엔 부생수소와 수입수소로 수요의 대부분을 충당함. 또한 2040년 전후의 급격한 수요증가에 대비하기 위해 파이프라인과 액화수소 인프라 투자는 초기에 이루어지는 것으로 나타났으며, 암모니아 저온탱크로리의 도입은 초기 이후에 크게 증가하는 것으로 나타남. 평균(모든 종류 수소 LCOH의 평균) LCOH는 2023-2025 기간엔 27.71$/kg에서 2045-2050 기간엔 3.89$/kg로 크게 감소하는 것으로 나타남

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
세계 각국의 2050 탄소중립 선언에 따라 수소 에너지는 중요한 탈탄소 수단으로 여겨지고 있으며, 이에 따라 본 과제에서 수행한 그린수소 시스템의 최적 운영 및 설계 연구는 전 세계적으로 매우 활발하게 연구되는 분야임. 본 과제의 연구개발성과는 Energy & Environmental Science, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Energy conversion & management 등의 관련 분야 최고의 학술지에 논문이 게재될 정도로 학술적 가치가 매우 높아 수소 에너지 관련 연구를 선도 중임. (총 SCI 논문 게재 편수 32편, 총 인용수 685회 (Google Scholar))
본 과제의 연구개발성과는 저탄소 에너지 전환의 예비 타당성 검증과 정부 및 기업의 효율적인 R&D 투자의 전략 수립에 기여할 것으로 예상되며, 궁극적으로는 비용 효율적인 에너지 전환 정책 수립에 기여를 통해 정부의 2050 탄소중립 정책 구체화와 수소경제 활성화 국가 로드맵의 조기 실현을 가능케 할 것으로 예상됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구개발과제 목표 ... 4
• 1.2 연구의 필요성 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 54