R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201616RDPP-C120652-01 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통연구기획사업 | |||||
| 연구과제명 | 고효율 수소액화 플랜트 상용화 기술개발 기획 | |||||
| 총 연구기간 | 2016-09-30 ~ 2018-06-30 | |||||
| 연구책임자 | 최병일 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
6명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
6명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 200,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 200,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 200,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 200,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 한국기계연구원 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ 지구 온난화 문제 및 대기환경 개선을 위해 전 세계 각국에서 온실가스 감축 및 지속 성장에 필요한 에너지원 마련을 위한 대체에너지 개발 전략을 수립 및 운영 중 ○ 최근 들어 이러한 환경문제를 해결하는 동시에 규제에 대응하기 위한 방안으로 청정에너지원인 수소에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있으며, 이에 따른 수소의 생산, 이송, 저장 인프라에 대한 수요 증가 ○ 액체수소는 대기압에서 저장이 가능하며, 기존 고압기체수소 대비 우수한 체적에너지 밀도 (약 6배)를 가지고 있을 뿐만 아니라, 폭발 위험성이 낮아 수소의 대량 이송 및 저장 측면에서 장점을 가짐. 이에 반해 액체수소의 제조는 단순 압축 저장 방식에 비해 많은 에너지를 필요로 하며, 비등점이 낮고 증발 잠열이 작아 저장 및 수송 시 단열성능이 우수한 용기를 필요로 하는 등 사용 확산을 위한 기술개발이 요구되고 있는 실정임 ○ 본격적인 수소사회가 이루어지기 위해서는 대량 이송 및 저장이 가능한 고효율 수소액화 기술 확보가 필수적이며, 또한 수소 인프라는 미래 신성장 산업과 관계가 깊고 주력산업 육성을 통한 경제 활성화에 기여 ○ 글로벌 수소산업 주도권 확보를 위해서는 수소생태계를 주력산업과 신산업으로 연결하는 핵심 인프라 확보 필요 ○ 따라서, 미래 수소사회 대비를 위한 고효율 수소액화 플랜트 기술 개발과, 대용량 액체 수소의 이송, 저장기술의 상용화를 위한 전략을 도출하고자 함 [최종목표] ○ 미래 수소사회 대비 고효율 수소액화 플랜트 상용화 기술개발 기획 - 냉열을 활용한 예냉 공정을 이용한 고효율 수소액화 플랜트 기술개발 기획 - 인프라 구축을 위한 수소제조/공급, 융·복합스테이션 연계 기술개발 기획 - 실용화를 위한 관련제도 정비 및 테스트베드 구축 및 사업화 방안 기획 1. 고효율 수소액화 플랜트 기술 개발을 위한 전략 수립 - Feed Gas 공급 장치, 가스 전처리 장치 및 공정 기술 - 냉열 공급 조건을 고려한 냉열이용 예냉 공정 기술 - 고효율 수소액화 극저온 통합 공정 최적화 기술 - 수소가스 스테이션 등의 기존 인프라 연계 공정 기술 2. 액체수소용 핵심 장치 및 성능평가/인증기술 개발 전략 수립 - 수소 압축기/팽창기/팽창밸브, 극저온 열교환기 등 수소액화 플랜트 핵심장치 - 액체수소 저장·이송·충전 시스템 관련 장치 - 성능평가 설비 및 인증 기술 3. 개발기술의 상용화급 테스트베드 구축 및 운용 방안 기획 - 고효율 수소액화 플랜트 - 액체수소 저장탱크 및 운송용 탱크로리 - 기존 연료 충전소 연계 융·복합 스테이션 등 4. 수소액화 플랜트 안전 시스템 및 제도 구축 전략 수립 - 고위험 액체수소용 안전성확보 시스템 구축 방안 - 액체수소 관련 제제, 충전, 저장, 운송 분야 관련 제도 보완 및 구축 - 수소를 포함한 가스 산업의 신재생 에너지 지원 제도 개선 방안 - 개발기술의 실용화 및 사업화 방안 기획 5. 세부 연구과제 상세 기획 및 사전 타당성 검토 - 세부과제(핵심 요소기술) 도출 및 연구 목표, 연구내용 및 연구범위 설정 - 세부과제 연차별·단계별 기술개발 로드맵 제시 [연구내용 및 범위] ○ 고효율 수소액화 플랜트 기술 개발을 위한 전략 수립 - 연료개질, 부생가스 활용 등 Feed gas 공급 및 가스 전처리 공정 기술 - 냉열이용(LNG, 공기분리장치 등) 예냉 수소액화 사이클 모사 및 공정 기술 - 수소액화플랜트 공정 설계 및 운전 조건 동적 거동 모사 기술 - 핵심 부품, 소재의 저온 열화 및 강도 실시간 진단 및 조치 기술 - 수소 및 예냉가스의 물성 DB 연구 및 Ortho-Para 촉매 기술 - 수소액화플랜트 동특성 기반 공정 이상 상태 감시 및 진단 기술 - 고효율 수소액화 극저온 통합 공정 최적화 기술 - 기존 인프라 (수소가스 스테이션 등) 연계 공정 기술 ○ 액체수소용 핵심 장치 및 성능평가/인증기술 개발 전략 수립 - 수소 원심 압축기, 극저온 터보 팽창기, 극저온용 다채널 열교환기 등의 수소액화 플랜트 핵심장치 개발 - 극저온 펌프, 극저온 저장용기 등 액체수소 저장·이송·충전 시스템 관련 장치 개발 - 기존 인프라 활용을 위한 수소공급용 연료용 가스 개질 장치 등 개발 - 액체수소 및 극저온용 핵심설비 및 기자재 성능평가 인증 기술 개발 - 수소 및 액화수소 안전시스템 개발 - 수소액화플랜트 국내 표준 정비 및 국제표준화 기술 개발 ○ 개발기술의 상용화급 테스트베드 구축 및 운용 방안 기획 - 수소액화플랜트 FEED/기본/상세 설계 기술 개발 - 수소액화 플랜트 테스트베드 건설 기술 개발 - 수소액화플랜트 테스트베드 공정 제어 기술 개발 - 플랜트 설계, 유지/보수, 운전 data 통합 및 관리 시스템 개발 - 대용량 질소 및 수소 저장 탱크 및 운송용 탱크로리 설계, 제작 기술 개발 - 기존 연료 충전소 연계 융·복합 스테이션 테스트베드 설계/건설기술 개발 ○ 수소액화 플랜트 안전 시스템 및 제도 구축 전략 수립 - 실용화를 위한 선결 조건인 액체 수소 안전성 확보 시스템 구축 및 관련 법규/제도 - 액체수소 관련 제제, 충전, 저장, 운송 분야 관련 제도 보완 및 구축 - 수소를 포함한 가스 산업의 신재생 에너지 지원 제도 개선 방안 ○ 세부 연구과제 상세 기획 및 사전 타당성 검토 - 1단계 : 동향 분석 및 기술수요조사 실시 ■ 기술개발 동향 및 환경 분석 ■ 기술수요 및 기술예측 조사 실시 ■ 동향 분석 결과를 바탕으로 기술개발 추진방향 정립(SWOT 분석 등) - 2단계 : 기술개발 전략 수립 및 연구내용 설정 ■ 기술개발 전략 수립 ■ 연구개발 후보과제 도출 ■ 과제추진체계(연구단, 일반과제 등) 설정 ■ 연구개발 후보과제별 과제카드 작성 - 3단계 : 연구개발과제 기획 및 사전타당성 검토 ■ 연구 목표 및 범위 설정 i) 목표 및 연구범위 설정(세계 최고, 국내 최초 수준으로 달성 가능 목표 제시) ii) 세부과제(핵심 요소기술) 도출 및 연구내용 설정 iii) 세부과제 연차별·단계별 기술개발 로드맵 제시 iv) 세부과제 연차별·단계별 성과목표(정량적, 정성적)와 성과지표(필수지표 포함) 설정 및 성과로드맵 제시 ■ 연구목표 달성을 위한 추진방안 수립 i) 기존 기술·인프라 등의 활용 및 연계 방안 수립 ii) 컨소시엄 형태 등 최적 연구추진체계 제안 ■ 성과물에 대한 활용방안 및 실용화 추진방안 제시 ■ 인력투입 계획 및 소요예산 산정 ■ 사전타당성 검토 (정책적, 기술적, 경제적 타당성 중심) ■ 과제공모를 위한 RFP 작성 및 평가기준 설정 i) 연구목표와 내용, 추진전략 등을 바탕으로 본 과제를 공모하기 위한 RFP 작성 ii) 연차별 평가를 위한 성과목표·지표·마일스톤의 설정, 평가방법 및 기준 설정 |
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| 색인어 | 한글 | 액체수소 | 수소인프라 | 액화 플랜트 | 극저온 | 상세 기획 |
| 영문 | Liquid Hydrogen | Hydrogen Infra Structure | Liquefaction Plant | Cryogenic | Detail Planning | |
| 최종보고서 | (별첨) 기획보고서_액체수소플랜트용 압축기 핵심기술 개발.pdf 기획보고서_상용급액체수소플랜트핵심기술개발사업(final_20190111).pdf | |||||