에너지기술연구원, 수전해 기술 최적 운영방안 분석
해상풍력·태양광 조합으로 안정적 수소공급 가능해
해상풍력·태양광 조합으로 안정적 수소공급 가능해
[파이낸셜뉴스] 현재 재생에너지를 적절하게 조합하면 그린수소 생산단가를 1㎏당 4달러까지 낮출 수 있다는 분석이 나왔다. 이는 현재 그린수소 생산단가가 10달러 수준인 것을 감안하면 절반 이상의 가격으로 낮춘 것이다.
한국에너지기술연구원은 에너지AI·계산과학실 박정호 박사팀이 미래 친환경 수소 생산 기술로 손꼽히는 수전해 기술의 경제성을 분석하고 최적의 운영 방안을 국제 저명 학술지 '에너지 컨버전 앤 매니지먼트(Energy Conversion and Management)'에 발표했다고 6일 밝혔다.
정부가 지난 2021년 수소경제 이행 기본계획을 세우면서 2030년까지 그린수소를 생산량 25만t, 1㎏당 생산단가 3500원을 목표했다.
알칼라인 수전해 장치에 전력이 일정하게 공급되지 않으면 가동과 중단이 반복돼 열화가 발생하고 수명과 효율이 떨어진다. 이를 극복하기 위해서는 에너지 저장 장치(ESS) 등 보조 전원을 활용해 전력을 끊임없이 공급해야 한다.
연구진은 재생 전력을 사용하면서 ESS를 보조 전원으로 활용할 경우 수소 생산 단가가 1㎏당 최대 8.6달러로 분석했다. 반면 기존 화석 연료 발전 중심의 전력망을 통해 보조 전력을 확보하면 6.6달러로 낮아진다. 현재 기준으로 기존 전력망과의 연계가 경제적이지만 환경 문제를 해소하지 못해 장기적으로는 ESS 단가 절감과 바이오매스, 원자력 등 무탄소 연료 발전 비중이 높아져야 한다는 분석이다.
또 다른 기술인 PEM 수전해의 경우 장치에 과부하를 주면 오히려 경제성이 개선된다는 시각을 제시했다. PEM 수전해 장치는 필요 이상으로 전력을 과잉 공급해 수소 생산량을 늘리는 과부하 운전이 가능하기 때문이다. 연구진은 재생에너지 발전량을 늘려 필요 전력의 1.5배를 과잉 공급할 경우 수소 생산 단가를 킬로그램당 5.8달러까지 낮출 수 있을 것으로 내다봤다.
이를 통해 연구진은 재생에너지 발전 비율이 높고 안정적 공급이 가능한 환경에서는 PEM 수전해를, 이외의 환경에서는 알칼라인 수전해와 무탄소 기반의 전력망을 조합하는 것이 가장 이상적이라고 분석했다.
이에 더해 연구진은 우리나라 환경에 맞는 최적의 수전해 수소 생산 조합을 제안했다. 제주도의 기상 데이터를 기반으로 평가한 결과, 향후 수전해 설비 100메가와트(MW)를 기준으로 해상풍력 100메가와트, 태양광 100메가와트를 조합하면 킬로그램당 4달러 수준에서 안정적인 수소 공급이 가능할 것으로 내다봤다.
박정호 박사는 "알칼라인과 PEM 수전해의 기술적 차이를 명확히 분석하고, 에너지 환경에 따른 최적의 설계 및 운영 전략을 제시했다"며, "향후 재생에너지를 활용한 수소 생산 시스템 구축 시, 기술 선택과 투자 방향을 결정하는 데 중요한 참고 자료가 될 것"이라고 말했다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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