에너지공대 연구팀, 연안부유식 그린수소 생산 플랫폼 설계

[에너지신문] 한국에너지공과대학교(KENTECH)는 지난 5월 2일 수소에너지 트랙 황지현 책임 교수 연구팀과 한국조선해양 간 산학협력을 통해 제안된 본 개념설계안이 ABS 선급으로부터 AiP(Approval in Principle)를 획득했다고 밝혔다.

아울러 해양 및 산업용 가스 분야 세계 최대 규모 학회인 Gastech(이탈리아 밀라노, 9월 5~8일)에서 내달 7일 공개될 예정이라고 밝혔다.

Gastech 학회는 매년 전 세계에서 약 3만 8000명 이상이 참가하고 논문 통과율이 3~5% 미만인 수준 높은 학회로 쉘과 엑손을 비롯한 해외 유수 기업의 한 해 목표가 Gastech 논문 승인이기도 하다.

그린수소는 재생에너지를 이용, 물을 전기분해하는 수소 생산법으로 생산 과정에서 탄소 배출이 없어 그레이수소, 블루수소 등 다른 여러 수소 생산법들에 비해 환경친화적이다. 또한 전력 부하에 따라 유동적인 생산량 조절이 가능해 신재생 에너지의 부하 변동성에 대응할 수 있는 핵심 기술로 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.

또 기존 전기에너지는 그리드를 통한 중앙 집중형 전력발전 방식이지만 신재생에너지는 발전 단지를 중심으로 한 분산형 발전 방식으로 기본적인 공급 형태의 전환이 예고된다.

이에 따라 본격적인 수소 경제 사회가 도래하기 이전까지 국지적이며 산발적인 에너지 공급 시스템에 대응할 필요가 있다는 게 연구팀의 설명이다.

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) △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 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 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 공급했을 때 액화 수소, 암모니아, 메탄올의 생산 비용은 유사한 것으로 확인됐다”며 “해당 플랫폼에서의 수소 저장 방식은 소비자의 요구에 맞는 방식을 선택하는 것이 적절하다”라고 설명했다.

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