KENTECH, 연안부유식 그린수소생산 플랫폼 최적화 황지현 교수연구팀 성과물 ... 9월 7일 Gastech 학회 공개 배진희 기자 news@presszon.kr

2022년 08월 25일(목) 13:55

최근 연안부유식 그린수소를 생산하는 플랫폼 설계를 고안해 낸 한국에너지공과대학 황지현 교수 연구팀[사진 한국에너지공과대학교]

연안에 선박 접안, 선택적으로 수소 생산·공급
전력공급, 수자원, 수전해, 수소저장 가능한 기술

[프레스존] 한국에너지공대 연구팀이 최근 연안부유식 그린수소를 생산하는 플랫폼 설계를 고안해 국내외 학계로부터 주목을 받고 있다.

한국에너지공과대학교 (총장 윤의준, 이하 KENTECH)는 지난 5월 2일 수소에너지 트랙 황지현 책임교수 연구팀과 한국조선해양 (KSOE) 간의 산학 협력을 통해 이를 완성했다.

이 설계안은 ABS 선급으로부터 AiP (Approval in Principle)를 획득한 데 이어 해양 및 산업용 가스 분야 세계 최대 규모의 학회인 Gastech (이탈리아 밀라노, 9월 5일~8일)에서 오는 9월 7일 공개될 예정이다.

Gastech 학회는 매년 전 세계에서 약 3만8천명 이상이 참가하고 논문 통과율이 3~5% 미만에 머무는 수준 높은 학회로 Shell과 Exxon을 비롯한 해외 유수 기업들이 한 해 목표를 Gastech 논문 승인에 두기도 한다.

그린 수소란 재생에너지를 이용해서 물을 전기분해하는 수소 생산법으로, 생산 과정에서 탄소 배출이 없어 그레이 수소, 블루 수소 등 다른 여러 수소 생산법들에 비해 환경친화적이다.

또한, 전력 부하에 따라 유동적인 생산량 조절이 가능해 신재생 에너지의 부하 변동성에 대응할 수 있는 핵심 기술로도 주목받고 있다.

이런 흐름에 따라 전 세계적으로 대규모 재생에너지 발전 단지를 조성하는 프로젝트가 활발하게 진행 중이지만, 현재 가동률 기준 재생에너지 발전 비중은 전 세계 전기 생산량 대비 약 29%로 미미한 수준이다.

특히 기존 전기 에너지는 그리드를 통한 중앙 집중형 전력발전 방식이지만 신재생 에너지는 발전 단지를 중심으로 한 분산형 발전 방식으로 기본적인 공급 형태의 전환이 예고된다.

전문가들은 이에 따라 본격적인 수소 경제 사회가 도래하기 이전까지 국지적이며 산발적인 에너지 공급 시스템에 대응할 필요가 있다고 주문한다.

황지현 교수 연구팀은 이 간극을 좁히기 위한 교두보 기술로, 기존 LNG 사업의 FSRU (부유식 생산 및 재기화 시스템)에서 영감을 받아 본 개념설계안을 도출했다.

새롭게 고안된 본 수소 생산 플랫폼은 연안에 선박을 접안시켜 ▲전력공급 (그리드, 신재생 에너지), ▲수자원 (육상 담수, 해수), ▲수전해 (AEC, PEMEC, AEMEC, SOEC), ▲수소 저장 (수소 액화, 암모니아, 메탄올)을 지역, 환경, 사회적 상황에 따라 선택적으로 수소를 생산 및 공급할 수 있도록 설계됐다.

연구팀은 이 플랫폼을 통해 지역별 자원 환경에 따라 예상되는 생산 모델을 각 선사에 제공함과 동시에 활용처의 요구에 대응할 수 있는 다양한 수소 저장 시스템을 선박에 적용해 수소를 효율적으로 생산 및 저장할 수 있는 솔루션을 만들었다고 밝혔다.

공저자인 이상용 석·박사 통합과정 연구원은 “지금까지 수소 생산 시스템은 육상∙해상 플랜트 위주로 제한적으로 개발되어왔다”며 “이번 연구는 수소 생산을 위한 자원의 공급 방식과 수소 수요량을 모두 고려한 최적 생산 플랫폼 설계이고 가능한 생산 시나리오를 정립한 후 비용 평가를 진행해 앞으로의 생산 플랜트 시장에 방향성을 제시해줄 수 있는 길을 열었다”고 연구의 의미를 짚었다.

또 다른 공저자인 조승현 석박사 통합과정 연구원은 “우리가 비교한 시나리오에서 동일한 전력을 공급하였을 때, 액화 수소, 암모니아, 메탄올의 생산 비용은 유사한 것으로 확인되었다”면서 “해당 플랫폼에서의 수소 저장 방식은 소비자의 요구에 맞는 방식을 선택하는 것이 적절하다”라고 설명했다.

조근아 학부 연구원은 “이번 연구에서는 여러 저장 방식 중 가장 안전한 수소 액화 저장 방식에 대한 개념 설계까지 진행함으로써 하루 50톤 생산량 분의 수소를 안정적으로 저장할 수 있는 플랫폼을 만들었다”고 말했다.

이가현 학부 연구원은 “선박에 수소 저장 탱크와 생산 플랜트를 집중적으로 배치하고 해안에 위치시킴으로써 지역 주민들의 수소 안전에 대한 우려를 줄여줄 수 있다”고 밝혔다.

연구팀 지도교수로 참여한 수소에너지 트랙 황지현 책임 교수는 “이번 Gastech 논문 통과는 KENTECH이 첫 신입생을 모집한지 1년 만에 달성한 고무적인 성과로 KENTECH 1기 대학원생들과 학부생들의 잠재력을 보여준 값진 결과물”이라고 평가했다.

이어 “앞으로 미래 수소 사회 구현을 위해 현재 우리 연구진이 개발한 연구 결과를 바탕으로 향후 상용화까지 가시적인 기술 혁신을 이루고자 한다”고 각오를 내비쳤다.

그러면서, “내년부터 추가 산학과제 및 향후 국가 대형 그린 수소 프로젝트에 적극적으로 참여하여 가장 경제적이고 실현가능성이 높고 사회수용성이 뛰어난 수소 인프라 솔루션을 제공하겠다”라고 강조했다.

이번 연구에는 KENTECH 이상용∙조승현 석박사 통합과정 연구원과, 조근아∙이가현 학부 연구원이 공저자로 참여했고, 연구 수행은 KEPCO 전력연구원의 사외공모 기초연구 사업의 지원으로 이루어졌다.