다목적 최적화 방법론 활용해 결과 도출
수전해시스템 설비용량 60%가 효율적
[이투뉴스] 한국에너지기술연구원(원장 이창근)은 박정호 에너지AI·계산과학실 책임연구원 연구진이 데이터만으로 그린수소 생산시설의 최적 규모를 예측하는 모델을 개발했다고 밝혔다. 연구모델을 활용해 그린수소 생산의 경제성을 확보할 수 있게 됐다.
국제에너지기구(IEA)는 세계 수소생산 시장규모가 2020년 1296억달러에서 2025년 2014억 달러까지 커질 것으로 전망했다. 특히 수전해 설비 규모가 2030년까지 연평균 86% 증가하는 등 재생에너지 기반 그린수소를 중심으로 생산량이 대폭 확대될 것으로 예측하고 있다.
그린수소는 태양광, 풍력 등 재생에너지 전력으로 물을 전기분해해 생산한 수소다. 생산된 그린수소의 경제성은 전해조 설치비와 전해조 설비에 사용되는 전력의 가격에 따라 좌우된다.
이에 연구진은 태양광 기반 그린수소 생산시스템 관련 투자와 운영 관련 의사 결정에 도움이 될 다목적 최적화 방법론을 개발했다. 다목적 최적화는 경제성, 생산량과 같이 시스템에서 중요한 다양한 성능을 동시에 개선하고자 할 때 활용되는 방법론이다.
이외에도 연구진은 태양광 기반 그린수소 상용화를 앞둔 미국, 중국, 호주 등 주요국가 균등화수소단가, 수소 생산량과 이용률에 대한 결과를 도출해 효과성을 입증했다.
연구진이 개발한 기술은 일사량, 기온 등 데이터를 기반으로 태양광발전량과 그린수소 생산량을 계산하고, 다목적 최적화 방법론을 활용해 최적의 수전해시스템 규모와 배터리 크기를 계산할 수 있다. 특히 경제성, 생산량, 이용률을 동시에 고려해 어떤 선택지가 가장 효율적인지 분석함으로써, 목적에 맞는 규모를 결정하는데 도움을 줄 수 있다.
이외에도 연구진은 지역 일사량 특성과 관계없이 설비용량 60% 수준으로 수전해시스템을 설계할 때 가장 경제성이 좋다는 사실을 확인했다. 수소 생산량을 늘리기 위해선 전력저장시스템 규모를 최소화해야 경제성을 확보할 수 있다는 것도 입증했다.
박정호 책임연구원은 “연구결과를 통해 태양광을 기반으로한 그린수소의 본격 상용화에 앞서 경제성과 생산성측면 최적시스템 규모를 파악할 수 있다”면서 “향후 국내외에서 사업을 수행할 때 상황에 맞는 결과를 도출해 기업과 정부의 설비 투자, 운영과 관련한 의사 결정에 도움이 될 것”이라고 밝혔다.
유정근 기자 geun@e2news.com