| 연구개발개요 |
○ 2019년 정부에서 발표한 “수소경제 활성화 로드맵”에서는 현재의 경우 부생수소와 추출수소(천연가스나 바이오가스 개질)를 기반으로 공급이 가능하지만, 장기적으로는 수소의 수요량이 증가하기 때문에 수전해의 비중을 늘리고 50% 이상은 해외에서 CO2 free인 재생에너지를 활용하여 생산된 수소를 수입하는 것으로 계획이 수립되어 있음. ○ 수소생산 방향은 Grey 수소→Blue 수소(CO2 free)→Green 수소(재생가능/sustainable)이나 Grey 수소는 기존 인프라/기술을 적용하여 대량 수소생산이 가능한 장점이 있어 가격 경쟁력 확보를 위한 플랜트 핵심기술 확보가 관건이며 2020년대에는 Grey 수소가 대량공급 측면에서 필연적이므로 석유 코크스와 같은 미활용 저급자원을 이용하고 국내에 존재하는 20톤/일급 기반의 플랜트 제작/운영기술을 활용한 대형 test-bed 사업 추진에 적합함. ○ 국내 발생 저급자원에서 국가 수소사회 구현에 필요한 수소량의 수십%를 해외의존 없이 공급 가능한 방안으로 재생가능에너지 생산 전기에 기반한 Green 수소가 실용적 보급되기 전까지는 합성가스에 기반한 Gray 수소가 가교역할을 하는데 한국 기술력으로 도전이 충분히 가능하며, 합성가스 생산기술은 저급자원을 청정한 가스자원으로 변환시키는 핵심기술로서 수소사회 진입에 저렴한 청정수소 공급원으로서 매우 중요한 역할을 할 것으로 예상됨. ○ 합성가스 플랜트는 유기성물질(C, H, O, N, S 성분)을 산소가 충분치 않은 상태에서 화학반응 시켜 C, H, O 성분은 일산화탄소와 수소가 주성분인 가스(합성가스)로 변환시키고 N, S 공해물질 유발성분은 제거와 재활용이 용이한 형태로 발생되어 청정이용이 가능토록 하는 설비로서 합성가스는 고도정제 및 개질/전환 과정을 거친 후 청정가스 연료, 고순도 일산화탄소나 수소, 전기생산에 효율적으로 활용이 가능하며 국내에서 기존에 개발된 test-bed 규모의 가스화 기술을 바탕으로 현실적 및 기술적으로 scale-up이 가능함. ○ 합성가스 기반 수소생산 기술은 석유 코크스, 폐기물 등의 저급자원으로부터 합성가스를 생산하고 이를 고도정제, 전환 및 분리하여 고순도 수소를 생산하는 기술을 의미하며 국내 발생되는 석유 코크스(120만톤/년) 전량을 합성가스로 변환 및 수소 추출 시 수소 500톤/일급 생산을 통해 2022년/2030년 국내 수소 소요예상량 47만톤/194만톤의 약 37%/9% 담당이 가능하고 아직 충분히 활용되지 못하고 있는 저급자원을 분산형 수소생산에 활용하는 해외플랜트 수출시장이 시작 단계로서 국내 기술능력 결집 시 경쟁력 확보가 가능한 기술임. ○ 수소생산 플랜트의 핵심 기반기술은 합성가스화 기술, 고도정제 기술, 개질기술, 탈탄소사회를 위한 CO2 대응기술로서 2030년 이후 대비 핵심 플랜트 기술 확보 전략이 필요하고 특히 석유 코크스와 같은 미활용 저급자원 및 지역에 산재한 바이오매스/폐기물을 적용한 분산형 에너지플랜트가 유리할 것으로 판단됨. ○ 수소생산 플랜트 및 합성가스 플랜트 시장의 지속 성장이 예상되고 장기적으로는 수소 플랜트, 단기적으로는 청정합성가스 플랜트가 해외수출 플랜트 시장에서 핵심분야로 판단되며 국내의 경우 자체 합성가스 시장도 크고 수소도시, 수소연료전지자동차 등 수소시장이 급속 성장할 것으로 예상되고 있으므로 실증→사업화→해외수출→국부창출의 국토부 플랜트 기술투자 정책에 적합한 분야로 판단됨. ○ 가스화에 필요한 핵심 설비/설비 부품을 국산화하고 Sustainable Demo Plant(Test-bed)를 통한 기술개발과 실증을 통한 합성가스 기반 수소 생산 플랜트의 기술검증을 통해 실증 실적을 기반으로 해외시장 진출이 가능하고 에너지 이용효율 향상과 더불어 온실가스 배출문제를 해결 할 수 있음. ○ 석유 코크스의 경우 단일 플랜트에서 수십∼수백톤/일 대용량 수소를 생산할 수 있는 대용량화가 가능하므로 본 연구에서는 국내에서 생산되는20톤/일급의 석유 코크스를 활용한 합성가스 생산, 고도정제, 수성가스 전환, 고순도 수소생산(3톤/일급)을 위한 실증플랜트 구축/운영 및 최적화를 통해 대용량 통합플랜트 기본설계 패키지 개발을 하고자 함.
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