▲ (왼쪽부터) 한국에너지공대 수소에너지 트랙 황지현 책임 교수, 조근아 학부 연구원, 이가현 학부 연구원, 이상용 석박사 통합과정, 조승현 석박사 통합과정

한국에너지공대가 한국조선해양과의 산학협력으로 연안부유식 그린 수소 생산 플랫폼을 설계해 수소의 효율적 생산 저장 솔루션 개발에 기여했다.

한국에너지공과대학교(총장 윤의준, 이하 KENTECH)는 지난 5월 2일 수소에너지 트랙 황지현 책임 교수 연구팀과 한국조선해양간 산학협력을 통해 제안된 본 개념설계안이 해양 및 산업용 가스 분야 세계 최대 규모의 학회인 Gastech (이탈리아 밀라노, 9월 5일~8일)에서 내달 7일 공개될 예정이라고 25일 밝혔다.

Gastech학회는 매년 전 세계에서 약 38,000명 이상이 참가하고 논문 통과율이 3~5% 미만인 수준 높은 학회로 Shell과 Exxon을 비롯한 해외 유수 기업의 한 해 목표가 Gastech 논문 승인이다.

그린 수소란 재생에너지를 이용해서 물을 전기분해하는 수소 생산법으로, 생산 과정에서 탄소 배출이 없어 그레이수소, 블루수소 등 다른 여러 수소 생산법들에 비해 환경적이다. 전력 부하에 따라 유동적인 생산량 조절이 가능해 신재생 에너지의 부하 변동성에 대응할 수 있는 핵심 기술로 주목받고 있다.

전 세계적으로 대규모 재생에너지 발전단지 조성 프로젝트가 진행 중이지만, 현재 가동률 기준 재생에너지 발전 비중은 전 세계 전기 생산량 대비 약 29%로 미미한 수준이다. 기존 전기 에너지는 그리드를 통한 중앙 집중형 전력발전 방식이지만 신재생에너지는 발전단지를 중심으로 한 분산형 발전 방식으로 기본적 공급형태의 전환이 예고된다.

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

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) △수소저장 (수소 액화, 암모니아, 메탄올)을 지역·환경·사회적 상황에 따라 선택적으로 수소를 생산 및 공급할 수 있도록 설계됐다.

연구팀은 본 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 석박사 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 설계로, 가능한 생산 시나리오를 정립한 후 비용 평가를 진행해 앞으로의 생산 플랜트 시장에 방향성을 제시해줄 수 있는 길을 열었다”고 말했다.

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”고 설명했다.

본 연구에 지도교수로 참여한 수소에너지 트랙 황지현 책임 교수는 “내년부터 추가 산학과제 및 향후 국가 대형 그린수소 프로젝트에 적극 참여해 가장 경제적이고 실현가능성이 높고 사회수용성이 뛰어난 수소 인프라 솔루션을 제공하겠다”고 강조했다.

한편, 이번 연구에는 KENTECH 이상용, 조승현 석박사 통합과정 연구원과, 조근아, 이가현 학부 연구원이 공저자로 참여했다.