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UNIST, 수소 생산단가를 산출하는 동시에 경제성을 분석하는 기법 제시전체 공정을 정교하게 설계하고, 이를 기반으로 수소 생산단가를 산출하는 기법
최광민 기자 | 승인 2019.01.31 12:41
임한권 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수

UNIST(총장 정무영) 에너지 및 화학공학부의 임한권 교수팀은 '글리세롤(Glycerol) 수증기 개질반응을 통한 수소 생산 기술의 경제성을 평가해 국제 학술지 '에너지 컨버전 엔 매니지먼트(Energy Conversion and Management)'에 발표했다. 

수소는 다른 에너지에 비해 힘이 강하고 가벼운 장점이 있다. 하지만 생산 과정이 천연가스나 화석연료 등을 수증기와 반응시켜 얻기 때문에 환경오염이 발생한다. 연구진들은 그 대안으로 다양한 기술을 연구하고 있다. 

글리세롤 수증기 개질반응 통한 수소 생산 공정 개략도

임한권 교수팀은 바이오디젤(Biodiesel) 생산 과정에서 나오는 '글리세롤'로 수소를 생산하는 기술에 주목하고, 경제성 분석을 진행했다. 버려지는 부산물을 이용해 수소를 만드는 기술의 타당성을 평가해본 것이다. 

공동 제1저자인 이보름 UNIST 연구원은 "글리세롤을 수증기와 반응시키면 수소를 생산할 수 있는데, 아직 기술 초기라 경제성에 대한 평가는 드물다”며 “이 기술로 수소를 생산하는 공정을 설계하고 가격에 영향을 주는 요소를 변화시키며 생산단가를 산출했다”고 이번 연구를 설명했다.

연구진은 1시간동안 700㎥의 수솔르 생산하는 '분산형 수소충전소(수소를 쓸 곳에서 직접 생산하는 시스템)' 규모를 미국 에너지부에서 제시한 최대치에 따르며 공정을 설계했다. 

제안된 글리세롤 수증기 개질반응에 대한 현금 흐름도(시간이 지날수록 경쟁력이 생긴다)

공정모사 프로그램을 통해 설계한 글리세롤 수증기 개질반응 공정은 반응온도와 반응물 비율과 유량 등에 따라 생산비용이 달라졌고, 연구진은 각 요소를 변화시키며 가장 저렴하게 수소를 얻을 수 있는 공정을 찾아냈다. 이떄 수소 1kg의 생산단가는 4.46달러로 계산됐다. 

이번 연구는 실제 공정을 설계하면서 경제성을 함께 분석한 ‘기술‧경제성 분석(Techno-Economic Analysis, TEA)’의 일종으로 같은 기법을 활용하면 다른 방식의 수소 생산기술의 경제성 평가도 가능하다. 

임한권 교수는 “개발 초기단계에 있는 기술들은 불확실성 때문에 경제성을 분석하기 어렵다고 알려졌지만, 이번 연구로 불확실성 분석에 쓰이는 기법을 적용하면 통합적인 기술‧경제성 분석이 가능하다는 걸 보였다”며 “향후 다양한 수소 생산 공정의 경제성을 분석하고, 수소경제 구축 등의 정책을 세우는 데 도움이 될 것”이라고 전망했다. 

 

최광민 기자  ckm0081@naver.com

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