에너지기술硏, 태양광 그린수소 최적화 기법 개발… 투자 효용성 극대화
  • 최용구 기자
  • 승인 2023.12.18 08:30
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다목적 최적화 방법론 및 결과 도출

[인더스트리뉴스 최용구 기자] 일사량, 기온 등 기상 데이터만으로 그린수소 생산시설의 최적 규모를 예측하는 모델이 개발됐다. 정부나 기업의 설비 투자 및 운영에 관한 의사 결정에 기여할 것으로 기대된다.

한국에너지기술연구원(원장 이창근, 이하 연구원)은 에너지AI·계산과학실 박정호 책임연구원 연구팀이 그린수소의 경제성과 생산성을 동시 최적화하는 기법을 개발했다고 최근 밝혔다.

연구팀은 태양광 기반 그린수소 시스템의 ‘다목적 최적화’ 방법론 및 결과를 도출했다.

이를 통해 국내뿐만 아니라 미국, 중국, 호주 등 태양광 기반 그린수소 상용화를 앞둔 국가의 △균등화수소단가(LOHC) △수소 생산량 △이용률 등 결과를 만들고 효과성을 입증했다.

한국에너지기술연구원 박정호 책임연구원이 최적화 기법에 관해 설명하고 있다. [사진=한국에너지기술연구원] 

최적화는 어떤 시스템에서 중요한 성능을 동시에 개선할 때 활용되는 방법론이다. 상충되는 문제에 있어 상황에 맞는 의사결정을 위해 강조된다.

그린수소의 경제성은 ‘전해조 설치비’와 전해조 설비에 사용되는 ‘전력가격’에 의해 좌우된다. IEA에 따르면 2020년 1,296억 달러(약 171조)이던 세계 수소 생산 시장 규모는 2025년 2,014억 달러(약 265조)까지 확대될 전망이다. 수전해 설비는 2030년까지 연평균 86% 증가가 예상된다.

이번 모델은 △일사량 △기온 등 데이터를 기반으로 태양광 발전량, 그린수소 생산량을 계산할 수 있다. 최적의 수전해 시스템 규모와 배터리 크기 등을 산출한다.

이 외 경제성, 생산량, 이용률 등을 고려한 분석 기능도 갖췄다.

태양광 그린수소 생산 개념도 [사진=한국에너지기술연구원]

연구원은 “수소 생산단가를 낮추면서 수소 생산량과 태양광 전력 이용량은 극대화할 수 있는 해법”이라며, “그린수소 생산의 경제적 타당성을 뒷받침하는 시금석이 될 것”이라고 설명했다.

연구에선 ‘지역별 일사량 특성과 관계없이 설비 용량의 약 60% 수준으로 수전해 시스템을 설계할 때 가장 경제성이 좋다’는 것도 함께 확인됐다.

박정호 책임연구원은 “태양광 기반 그린수소의 본격 상용화에 앞서 경제성과 생산성 측면에서 최적의 시스템 규모를 파악할 수 있는 지표”라고 강조했다.

또 “기업과 정부의 설비 투자, 운영과 관련한 의사 결정에 도움이 될 것”이라고 말했다.

한편, 연구결과는 에너지 분야 국제 학술지 ‘Energy Conversion and Management’에 게재됐다. 개발 과정에는 미국 USC 화학공학과 이재형 교수 연구진 등이 공동으로 참여했다.

 



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