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과제기본정보

미래 수소사회 대비 수소도시 기반시설 및 수소그리드 기술개발 사전기획1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통연구기획사업 과제번호 18RDPP-C150451-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 국토정책 계획 | 도시계획 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 에너지 자원 | 신재생에너지 | 수소 실용화대상여부 실용화
3순위 건설 교통 | 도로교통기술 | 자동차기반기술 과제유형 기초
과제명 미래 수소사회 대비 수소도시 기반시설 및 수소그리드 기술개발 사전기획
주관연구기관 고려대학교산학협력단
총괄연구 책임자 성명 이관영
소속 고려대학교 직위 교수
전화번호 02-3290-4997 FAX 02-928-9109
총 연구기간 2018-12-01 ~ 2019-06-30
당해연도 연구기간 2018-12-01 ~ 2019-06-30

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 143,000,000 0 0 0 143,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 아래의 대표적인 이유들로 인한 미래 수소사회 대비 수소인프라 도시 기술개발에 대한 기획이 요구됨

○ 지속적으로 온난화에 대한 위험성과 탈탄소의 중요성이 강조되는 시점에서 신재생에너지만을 활용하기에는 기술적 위험성에 대한 대안이 없음
- 신재생에너지는 대부분 전력생산이 초점이며, 이는 저장이라는 개념을 도입할 수 있는 기술적 한계가 있음. 따라서 과잉의 전력은 낭비라는 개념이 있을 수 밖에 없음
- 신재생에너지는 대부분 환경적 요인에 따른 연속적인 생산/소비가 어려움. 따라서 보조적인 수단으로 외에는 활용 면에서 한계가 있음
- 따라서 실질적인 새로운 에너지 원에 대한 필요성이 지속적으로 대두되고 있음
? 수소에너지는 물로부터 발생될 수 있으므로 청정에너지로서의 가치가 무궁무진 함
? 수소는 에너지 carrier로서의 지휘가 가능하며, 기술개발 정도에 따라서 현 화석연료만큼의 활용도가 무궁무진함

○ 현재 선진국은 약 20년전부터 수소경제 실현을 위해 로드맵을 구축하고 기술 개발을 시작하였으나, 국내는 비교적 최근 대규모의 투자를 계획함으로서 후발주자의 지휘를 가지게 됨
- 수소 자동차 분야는 유일하게 선진국과 기술자웅을 겨룰 수 있는 분야이나, 이에 따른 부차적인 산업 즉 수소의 생산, 이송, 저장 등의 2차 산업은 격차가 발생됨
- 이를 극복하기 위한 fast follow전략과 기술적 우위성이 있는 분야를 구분함으로써 상황에 맞는 로드맵 구성이 시급한 상황임
- 모든 전략적인 핵심을 현 단계에서 구현할 수 있는 분야를 위주로 통합시스템 구축 로드맵 구성과 핵심기술 개발의 로드맵 구성을 구분하여 2원화 하는 concurrent 전략을 추진할 필요성이 있음

○ 수소 경제실현의 핵심은 경제성 확보가 가능한 기술과 실질적인 “탈탄소 전략”임
- 현재 공급되는 대부분의 수소는 화석연료를 재료로서 생성되고 있기 때문에 “탈탄소화”라는 대명제에 있어 약점이 될 수 밖에 없음
- 장기적인 면에서 수소 생산을 전기분해로 초점을 맞추고, 에너지 저감을 위한 신재생에너지와의 연계 기술 개발 방향성을 설정해야 함.

○ 개별적인 기술과 함께 생태계를 구성할 수 있는 통합적인 산업영역을 구성하는 것은 향후 수소 경제에 있어 성패를 좌우할 수 있는 중요한 분야임
- 선진국에서 주장하는 수소 시티의 시범이후 실패의 원인은 크게 2가지로 구분할 수 있음
- (사용자와의 의사소통) 경제성이 비교적 부족한 수소에너지를 공급하기에는 사용자와의 괴리가 커서 이를 극복하기 어려움
? 복지적인 측면에 대한 강조와 이에 대한 사회적 인식도 만족이 가능한 플랜 제시
? 필요성에 대한 인식 : 수소 사회를 왜 구축해야 하는 가에 대한 상대적인 고찰은 없이 기술개발의 측면만을 지속적으로 강조함
- (실질적인 산업 생태계 부재) 산업과 2차산업을 연계할 수 있는 사업화 모델 부재로 인하여 경제성 확보가 가능한 시장 창출이 불가능하였음
? 유일하게 1차와 2차산업이 연계될 수 있도록 구성된 자동차 산업만 활성화
- 확실한 대안으로서 도시라는 생태계 내 수소에너지의 결합성을 가지는 것은 시너지 효과를 일으킬 수 있음
- 도시에서 구성되는 수소 생태는 자연스러운 생산자와 소비자 연계가 가능하지만, 생소한 에너지 활용에 대한 사회적 동의에 대한 필요성이 강조됨
최종목표 ○ (사전기획연구의 목표 및 범위) 수소에너지에 대한 환경적/기술적/경제적 분석을 통한 신규 연구개발사업의 필요성/타당성 분석과 기술개발 범위를 도출
- 주요 선진국 수소경제 체제 및 모델 분석
- 수소 시티 정의에 따른 연구분야의 도출 그리고 이에 따른 기술로드맵 구축
● 수소 생산-이송-저장-활용 기술 별 필요기술과 핵심기술 체계 분류
● 수소 시티를 위한 기술개발 로드맵 수립
- 수소 시티를 위한 신규 실증 사업 사전 타당성 평가 및 모델 개발
● 수소시티 실증 단지내 세부별 리빙랩 모델 도출
- 사업분야 별 기초 수요조사 및 핵심 기술 분야 수요 조사
● 수소시티 리빙랩 모델 별 세부 기술분야 도출
● 수소시티 수요처 (지자체, 산업단지 등) 조사 및 가능 수요처 확보
연구내용 및 범위 ○ 중소형 도시기반 수소인프라 구축
- (목표) : 수소 공급망 및 소규모 리빙랩 구축
리빙랩 운영에 따른 다자간 연계 기술 구현 및 수소에너지 생태계 구현
- (1 세부) 공공건물 유형 등의 리빙랩 구축 및 다자간 연계를 통한 수소에너지 시장 모델 개발
? 소규모 복합 수소스테이션 구축을 통한 리빙랩 구축 및 운영
? 다자간 연계 기술 구현 및 이를 통한 수소에너지 생태계 모델 개발
- (2 세부) 수소 에너지 이송 네트워크 구축 및 스마트 미터링 기술 개발
? 도심내 수소스테이션과 리빙랩 구현을 위한 연계 공급망 구축
? 도시가스 망을 이용한 수소 이송 기술개발
? 다자간 연계를 위한 스마트 미터링 기술 개발 및 공급제어 센터 내 전송 기술 개발
- (3 세부) 복합 수소 스테이션내 열/난방 공급 운영체계 개발
? 도심내 수소스테이션과 리빙랩 간의 열/난방공급 네트워크 구축
? 열 혹은 난방에 대한 모니터링 기술 개발

○ 대용량 수소 생산-이송-저장 기술개발
- (목표) : 대용량 생산기술을 완성하고 저장 및 이송 관련 모델 개발
- (1 세부) 신재생에너지와 전기분해 기법의 통합 수소 생산 공정의 패키지 기술 개발
? 전기분해 효율성 향상을 위한 전처리 패키지와 PEM 전기 분해의 통합공정 개발
? 다중 신재생에너지 연계 공정 패키지 개발
- (2 세부) LNG 개질공정과 CO2 제어 통합 공정 개발
? LNG 개질과 CO2와 수소의 분리공정을 통합한 패키지 공정 개발 및 운영
- (3 세부) 하수처리장 등의 바이오매스를 활용한 수소 생산 공정 개발
? 혐기성 소화 등을 활용한 수소 생산 공정 개발
? 바이오 매스 가스화 공정 기술 개발
- (4 세부) 수소액화 실증 플랜트 구축 (5 ton/d 이상)

○ 수소 시범도시 조성 및 실증
- (목표) : 시범도시 구현
시범도시 운영에 따른 탄소저감 모델 접목 및 구현
- (1 세부) 부생수소 활용 시범도시 구현
? 주변 도시와 산업도시의 연계를 통한 시범도시 구축 및 운영
? 수소 스테이션을 활용한 교통 체계 구축 (수소 이송, 수소 자동차 등)
? 생산, 저장, 이송과 활용의 분리를 통한 대형 시범도시 구현
- (2 세부) ICT를 활용한 양방향 연계 기술 구현을 통한 분산형 데이터 및 모니터링 센터 구축
? 리빙랩 및 시범도시를 통한 빅데이터 및 모니터링 기술 구축
? 빅데이터 및 센터내 데이터를 활용한 탄소저감 혹은 탈탄소 시티 모델 정립

○ 수소 기반 인프라 안전체계 구축
- (목표) : 시범도시 및 리빙랩 모델 운영을 위한 수소인프라 안전 모니터링 기술 개발 및 제도화
핵심 부품에 대한 평가기술 및 전문가 교육체계 구축
- (1 세부) 시범도시 및 리빙랩 모델 운영시 수소인프라 안전에 대한 모니터링 기술 개발
? 수소 생산, 이송, 저장 단계 실시간 모니터링 기술 개발
? 드론을 활용한 위험지역 모니터링 기술 및 실시간 3차원 영상 구현 기술개발
- (2 세부) 수소 인프라 안전 진단의 제도화
? 수소 인프라관련 진단기술 및 제도화 추진
- (3 세부) 핵심부품 평가기술 개발 및 전문가 교육체계 구축
? 핵심 부품 평가를 위한 기술적 체계 및 관련 전문가 교육 체계 구축
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 ○ 총괄
- (목표) : 수소에너지 인프라 운영에 따른 수소 생태계 통합 모델 개발
? 시범도시 및 리빙랩의 분산형 센터를 통한 통합 빅데이터 구축
? 전국적 규모의 수소 공급 전략 완성
? 빅데이터 및 중앙 모니터링 센터 구축
? 분산형 에너지 하이브리드 도시 운영 기술 개발
○ 중소형 도시기반 수소인프라 구축
- (목표) : 수소 공급망 및 소규모 리빙랩 구축
리빙랩 운영에 따른 다자간 연계 기술 구현 및 수소에너지 생태계 구현
- (1 세부) 공공건물 유형 등의 리빙랩 구축 및 다자간 연계를 통한 수소에너지 시장 모델 개발
? 소규모 복합 수소스테이션 구축을 통한 리빙랩 구축 및 운영
? 다자간 연계 기술 구현 및 이를 통한 수소에너지 생태계 모델 개발
- (2 세부) 수소 에너지 이송 네트워크 구축 및 스마트 미터링 기술 개발
? 도심내 수소스테이션과 리빙랩 구현을 위한 연계 공급망 구축
? 도시가스 망을 이용한 수소 이송 기술개발
? 다자간 연계를 위한 스마트 미터링 기술 개발 및 공급제어 센터 내 전송 기술 개발
- (3 세부) 복합 수소 스테이션내 열/난방 공급 운영체계 개발
? 도심내 수소스테이션과 리빙랩 간의 열/난방공급 네트워크 구축
? 열 혹은 난방에 대한 모니터링 기술 개발

○ 대용량 수소 생산-이송-저장 기술개발
- (목표) : 대용량 생산기술을 완성하고 저장 및 이송 관련 모델 개발
- (1 세부) 신재생에너지와 전기분해 기법의 통합 수소 생산 공정의 패키지 기술 개발
? 전기분해 효율성 향상을 위한 전처리 패키지와 PEM 전기 분해의 통합공정 개발
? 다중 신재생에너지 연계 공정 패키지 개발
- (2 세부) LNG 개질공정과 CO2 제어 통합 공정 개발
? LNG 개질과 CO2와 수소의 분리공정을 통합한 패키지 공정 개발 및 운영
- (3 세부) 하수처리장 등의 바이오매스를 활용한 수소 생산 공정 개발
? 혐기성 소화 등을 활용한 수소 생산 공정 개발
? 바이오 매스 가스화 공정 기술 개발
- (4 세부) 수소액화 실증 플랜트 구축 (5 ton/d 이상)

○ 수소 시범도시 조성 및 실증
- (목표) : 시범도시 구현
시범도시 운영에 따른 탄소저감 모델 접목 및 구현
- (1 세부) 부생수소 활용 시범도시 구현
? 주변 도시와 산업도시의 연계를 통한 시범도시 구축 및 운영
? 수소 스테이션을 활용한 교통 체계 구축 (수소 이송, 수소 자동차 등)
? 생산, 저장, 이송과 활용의 분리를 통한 대형 시범도시 구현
- (2 세부) ICT를 활용한 양방향 연계 기술 구현을 통한 분산형 데이터 및 모니터링 센터 구축
? 리빙랩 및 시범도시를 통한 빅데이터 및 모니터링 기술 구축
? 빅데이터 및 센터내 데이터를 활용한 탄소저감 혹은 탈탄소 시티 모델 정립

○ 수소 기반 인프라 안전체계 구축
- (목표) : 시범도시 및 리빙랩 모델 운영을 위한 수소인프라 안전 모니터링 기술 개발 및 제도화
핵심 부품에 대한 평가기술 및 전문가 교육체계 구축
- (1 세부) 시범도시 및 리빙랩 모델 운영시 수소인프라 안전에 대한 모니터링 기술 개발
? 수소 생산, 이송, 저장 단계 실시간 모니터링 기술 개발
? 드론을 활용한 위험지역 모니터링 기술 및 실시간 3차원 영상 구현 기술개발
- (2 세부) 수소 인프라 안전 진단의 제도화
? 수소 인프라관련 진단기술 및 제도화 추진
- (3 세부) 핵심부품 평가기술 개발 및 전문가 교육체계 구축
? 핵심 부품 평가를 위한 기술적 체계 및 관련 전문가 교육 체계 구축
연구성과 기술적 기대성과 ○ 신성장동력 창출 효과
- 미래에너지 동력원인 수소에너지 분야에서 신기술 창출을 통한 신성장 동력원 개발
- 미래 도시 모델에 대한 청사진을 제시함으로써 국내 뿐만 아니라 해외 도시구축에 대한 신시장 진입 효과
- 도시계획의 부수적인 효과로서 수소연료전지 분야 및 수소연료전지차 등의 2차 산업 숙성 효과 창출
- 양방향 연계에 따른 4차 산업의 새로운 모델 제시 및 새로운 가치 창출 효과
- 부가적인 신재생에너지관련 신시장 창출 효과

○ 탄소 저감의 새로운 모델 제시
- 전 세계적인 이슈로서 탄소저감에 대한 새로운 모델 제시 및 선도
- 탄소세 및 국가적 탄소배출 쿼터 확보
사회 경제적 파급효과 ○ 국가 브랜드 상승
- 세계 선진국 (미국, 독일, 일본, 호주 등)과의 수소경제 창출에 대한 선점효과
- 수소 경제 창출 및 적용을 통한 모델 제시에 따른 국가 이미지 제고
- 현재 수소연료전지 차에 국한된 국내 위상을 세계적으로 높일 수 있는 고양 효과

○ 일자리 창출 모델
- 임시적인 일자리가 아닌 신시장 창출에 따른 양질의 일자리 창출
- 연계 사업 활성화에 따른 2차 산업 일자리 창출

○ 국민 복지 실현
- 도시내 미세먼지 저감에 대한 실질적인 모델 제시
- 국민 건강 및 행복권에 대한 실질적인 복지정책으로서 방향성 제시
활용방안 ○ 수소 시티의 비전 제시
- ICT와 다자간 연계기술을 통한 수소에너지 기반의 스마트 에너지 인프라 융합 도시 모델 구현
? 데이터 기반의 양방향 에너지 수요/공급체계 기반 기술 정립
? 에너지 하이브리드를 통한 청정도시 기반 구축
- 국가적 차원에서 수소 이송/공급망 구축
- 스마트 시티와 에너지 인프라의 결합
? 지능형 제어 기술의 도입에 따른 수소에너지 관리 체계 도입
? 탄소 저감에 대한 체계적 관리 시스템 도입 : 모델 도입
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 수소경제 수소도시 수소공급망 수소연료전지차 수소스테이션
영문 Hydrogen society Hydrogen city Hydrogen supply chain Hydrogen fuelcell vehicle Hydrogen station
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