• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.543-547
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• 2007

화석연료의 점진적 고갈과 그 사용에 따른 지구온난화 그리고 에너지 안보를 해결하기 위하여 세계 각국에서는 대체에너지 개발에 노력을 기울이고 있다. 그 중 수소는 가장 주목받고 있는 대체에너지 원으로 현재 기술개발을 통하여 상업화 시기를 앞당기려고 하고 있다. 다시 말해서, 현재는 수소에너지 시대의 진입 시점이라고 할 수 있다. 이러한 수소는 다양한 소스에서 생산될 수 있으며, 수송연료로 연소 시, 유해 배출물이 거의 나오지 않는 장점이 있다. 그러나 수소는 그 생산 경로에 따라서, 다양한 환경성 및 경제성을 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 국내 수소 생산 방식으로 개발/상업화 되어 있는 NGSR, Naphtha SR, WE에 대하여, LCA와 LCCA 방법을 통하여, 수소 경로 전반 즉, 원료채취에서부터 자동차로 주행하였을 때까지를 포함하여 각 대상 수소 경로의 환경성과 경제성을 평가하였다. LCA와 LCCA 결과를 살펴보면, Naphtha SR 및 NGSR 수소 경로에서는 지구온난화와 화석자원 소모 부문 모두 기존연료와 비교해보았을 때 개선효과가 뚜렷하게 나타났으나, WE 수소 경로에서는 오히려 환경부하가 증가되는 것으로 나타났다. 또한 비용적인 측면에서 살펴보면, 수소에 가솔린과 동일한 연료 세율을 부과하더라도 수소가 가솔린에 비하여 주행 시 연료 비용이 저감되어 연료로서 가격경쟁력을 확보하였으며, 연료세를 부과하지 않는 다면, Naphtha SR로 생산하여 유통한 수소가 수송연료로써 가장 비용 효율적인 것으로 나타났다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.98-108
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• 2006

본 연구에서는 이 단계 연속 바이오 수소/메탄 생산공정의 경제성을 조사하였다. 경제적 관점에서 다양한 수소 및 메탄 발효용 생물반응기를 비교 평가하였다. 이를 바탕으로 포도당으로부터 일 단계 수소발효를 위해 고온 trickling biofilter 반응기 (TBR, $100\;m^3$ 규모)를, 일 단계 반응의 부산물로 생성된 유기산과 알콜류의 이 단계 메탄전환을 위해 고온 upflow anaerobic sludge 반응기 (UASB; $700\;m^3$ 규모)를 선정하였다. 본 이 단계 공정의 수소생산 비용은 $$\;0.26/Nm^3$으로 계산되었고, 이는 고온 TBR 반응기만을 이용한 경우보다 약 30 % 낮았다. 이 단계 공정의 낮은 수소생산 비용은 높은 에너지 회수율과 낮은 슬러지 처리비용에 의한 것이었다. 생물학적 수소 생산공정의 경제성은 탄소원의 종류, 생물반응기의 형태 등 여러 인자에 의해 변경될 수 있으나, 본 연구결과는 향후 연구를 위한 유용한 기준으로 고려될 수 있다.

• 신재생에너지
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• 제3권2호
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• pp.31-39
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• 2007

화석연료의 사용으로 인한 자원고갈과 지구온난화 영향 그리고 에너지 안보문제의 해결을 위해 세계 각국들은 대체에너지 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 그 중 수소는 다양한 경로를 통해 생산 가능하고, 수송연료로 사용 시, 유해 물질이 거의 배출되지 않는다는 장점 때문에 가장 주목받는 대체 에너지원이다. 현재는 수소생산 기술개발을 통해 상업화시기를 앞당기려고 하는 수소에너지 시대의 진입시점이라 할 수 있다. 그러나 수소는 생산경로에 따라 다양한 환경성 및 경제성 결과를 도출 할 수 있기 때문에 다양한 평가가 요구된다. 본 연구에서는 국내 수소생산 방식으로 개발/상용화되어있는 Natural Gas Steam Reforming (NGSR), Naphtha Steam Reforming (Naphtha SR), Water Electrolysis (WE)에 대하여, Life Cycle Assessment (LCA)와 Life Cycle Costing Analysis (LCCA) 방법을 사용하여, 수소경로 전반에 대한 즉, 원료채취부터 자동차로 주행하였을 때까지의 각 대상 수소경로의 환경성과 경제성을 평가하였다. LCA와 LCCA 결과는 Naphtha SR과 NGSR 수소경로에서 지구온난화와 화석자원 소모 부문 모두 기존연료 (가솔린, 디젤)와 비교해서 개선효과가 뚜렷하게 나타났으나, WE 수소경로는 오히려 환경부하가 증가되는 것으로 나타났다. 또한 경제성 측면에서는, 수소 판매 시 가솔린과 동일한 연료세율을 부과하더라도 수소가 가솔린에 비해 가격경쟁력을 확보하게 되는데, 이는 주행 시 수소자동차의 연비가 기존 차량에 비해 월등히 좋기 때문에 연료비용의 이점 때문이다. 만약, 수소에 연료세를 부과하지 않는 다면, Naphtha SR로 생산하여 유통한 수소가 수송연료로서 가장 뛰어난 비용효율성을 갖는 것으로 나타났다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.287-296
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• 2002

현재 자동차의 문제점을 해결할 수 있는 가장 착실한 엔진은 수소를 이용한 연료 전지라고 판단된다. 연료전지는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 직접 변환하는 장치이다. 순수한 연료전지 차량과 연료전지 하이브리드 차량을 비교 분석하였다. 연료전지 하이브리드 차량에서 고려하여야할 점은 효율, 연료경제성, 출력 특성 등이 있다. FUDS 싸이클 시뮬레이션 비교를 하면 하이브리드화가 순수 연료전지 차량 보다 효율이 높다. 이는 회생 제동 에너지를 이용할 수 있으며 battery를 이용하여 연료전지를 효율적인 영역에서 작동하게 할 수 있기 때문이다. Life cycle 비용은 연료전지의 크기, 연료전지의 가격, 수소의 가격 등에 지배적인 영향을 받는다. 연료전지의 가격이 고가이면 하이브리드화가 유리하나, 연료전지의 가격이 400$/kW 이하가 되면 순수한 연료전지 자동차가 비용면에서 유리 하다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제16권4호
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• pp.217-223
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• 1984

본 연구에서는 냉각수 상실사고(LOCA)시 격납용기내의 수소농도를 제어하기 위해 수소재결합기 없이 수소 퍼지계통만을 사용할 때의 타당성을 분석하였다. 이 타당성 연구를 위해 격납응기내의 수소농도, 수소퍼지 계통의 수소제거, 그리고 퍼지로 인한 추가소외 선량이 계산되었다 또한 비용-편익 개념을 사용하여 수소 재결합기 계통(2대의 재결합기 설치)의 경제성을 분석하였다. 분석결과, 수소퍼지 계통은 수소 재결합기 없이도 수소농도를 제어하기에 충분하며, 10 CFR 100에 있는 선량 제한치를 만족시키고 있었다. 비용-편익 개념에 의하면 수소 재결합기 계통은 동일부지내에 있는 4∼6기의 발전소에 공용될 때 경제성이 있는 것으로 입증되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.638-641
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• 2005

수소는 자원이 무한하고 청결한 에너지이다. 수소는 무공해 청정 대체연료로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 풍부한 자원으로부터 얻을 수 있다. 수소에너지는 물을 분해하여 얻거나 화석연료를 수증기개질 또는 부분산화 시킴으로써 얻을 수가 있다. 수소에너지는 1차 에너지를 변환시켜 얻을 수 있는 2차 에너지로서 환경에 대한 부하가 거의 없어 향후 화석연료를 대체할 수 있는 가장 가능성이 높은 에너지이며, 연료전지의 상용화를 앞두고 있어 중요성이 더욱 증대되고 있다. 수소를 생산하는 방법 중 가장 이상적인 방법으로는 물분해함으로써 수소를 제조하는 방법이 있다. 그러나 물분해에 의한 수소생산은 제조비용이 비싸 경제성이 떨어진다는 점과 수소의 대량생산에 필요한 기술확보가 여의치 않아 어렵다. 그러므로 수소를 저 비용으로 대량 생산할 수 있는 수소 제조 기술의 확보가 선행되어야 할 것이다. 현재 상용화되어 있는 수소제조방법은 거의 석유나 천연가스의 수증기 개질에 의한 수소 제조 방법이다. 그러나 이러한 방법은 유해 환경 물질인 CO나 $CO_2$를 배출하는 단점을 지니고 있다. 이러한 단점을 보완키 위한 수소 제조공정의 대안 중 하나는 탄화수소연료의 수소와 탄소로의 직접분해에 의한 수소생산이다. 이 중 원하는 생성물인 수소 외에 부산물이 카본이 동시에 얻을 수 있는 메탄분해에 의한 수소생산방법은 생산된 수소의 약 15%만 연소시킴으로서 필요한 에너지를 공급할 수 있으며, 동시에 지구온난화의 주범인 CO 또는 $CO_2$가 생성되지 않는 장점이 있다. 하지만 메탄을 분해하기 위해서는 매우 높은 에너지가 필요로 하게 된다. 이에 반해 프로판은 메탄보다 낮은 열원에서 분해할 수 있는 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 메탄보다 분해하기 쉬운 프로판을 직접 분해하여 수소를 생산하고자 하였다. 프로판 직접분해반응는 $500\sim750^{\circ}C$의 온도 범위에서 이루어 졌으며, 촉매로서는 국내에서 생산되는 상용촉매인 카본블랙을 이용하였다.

• 한국가스학회지
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• 제28권1호
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• pp.44-52
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• 2024

본 연구에서는 유기성 폐기물로부터 생산되는 바이오가스를 이산화탄소 제거 없이 직접 이용하여 바이오가스 전처리 및 정제 공정 비용을 절감하여 수소를 생산하는 공정의 모델을 구축하고 열교환망 최적화를 통해 공정비용 최소화, 수소 생산량 및 최종 배가스 온도 최대화를 목표로 공정 모사를 진행하였다. 공정 최적화 결과 열교환기 개수 제한조건을 충족하면서 최종 배가스 온도를 최대화하는 공정모델이 가장 효율적임을 확인하였다. 본 연구의 결과는 바이오가스 직접 이용 수소 생산 공정의 상용개념설계에 활용되어 바이오가스의 청정수소 에너지 전환기술 확대에 기여 가능할 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.598-603
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• 2008

석유화학산업단지의 수소 네트워크 최적화는 석유화학산업 단지 내 각 업체 간 잉여 수소와 필요 수소의 양과 순도를 조사하여 최적의 분배를 구해는 것이다. 본 논문에서는 새로운 네트워크를 구성할 때 기존의 파이프라인을 고려한다면 비용을 줄일 수 있는 효과를 정량적으로 명확하게 알아보기 위해 가상의 수소 네트워크를 구성하여 기존의 파이프라인을 활용하는 것과 활용하지 않는 두 가지의 case를 모델링하고 수리계획법을 사용하여 계산, 비교해 보았다. 그 결과 기존의 파이프라인을 활용한다면 가정된 조건 하 에서 파이프비용을 20%이상 줄이고 전체네트워크 이익을 약 14억 원 증가시키는 결과를 얻을 수 있었다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제31권4호
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• pp.645-668
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• 2022

발전, 수송, 저장, 산업공정 등 에너지 사용 전반에서 탄소중립의 중요한 수단으로 수소에너지가 부각되고 있다. 연료전지 발전소는 수소 생태계에서 가장 빠르게 보급되고 있으며 2050 탄소중립 구현을 위한 핵심적인 발전원 중 하나이다. 하지만 연료전지 발전소의 수익에 영향을 미치는 전력도매가격(SMP)과 신재생에너지 공급인증서(REC) 가격의 높은 변동성은 잠재적 사업자들의 투자시기를 지연시켜 보급에 걸림돌로 작동하고 있다. 본 연구는 실물옵션 방법론을 적용하여 비가역적인 연료전지 발전소의 투자결정에 있어서 SMP와 REC 가격 이중 불확실성이 투자임계가격 수준에 어떠한 영향을 미치는지 분석하였다. 분석 내용은 다음의 3가지로 요약된다. 첫째, 현행 신재생에너지 공급의무화제도(RPS)하에서 사업자에게 전가되는 이중가격 불확실성은 결정론적 가격 대비 투자임계가격을 상당히 증가시켜 현재 가격 수준에서 경제성이 없는 것으로 나타났다. 둘째, REC 가격 변동성을 현재의 절반으로 경감하는 것은 REC 가중치를 한 단위 추가로 부여하는 것 만큼의 투자임계가격 하락 효과를 유발하였다. 셋째, 기존 부생수소 기반 연료전지와 함께 그레이 수소, 그린 수소 기반 투자임계가격을 분석하였으며, 그레이 수소의 경우 탄소배출권 비용이 적용될 경우 그린 수소와 경제성이 상당 부분 좁혀지는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 현행 RPS 제도가 연료전지 발전소 보급에 저해요소로 작동하며, 보다 비용 효율적이고 안정적인 수소 생태계 구축을 위해서는 정책보완이 필요함을 시사한다.

• 청정기술
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• 제26권1호
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• pp.55-64
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• 2020

재생에너지 3020 이행계획에 따라 재생에너지 발전 비중 증가에 대비해 잉여전력 저장 및 전력 공급 안정화 기술 필요성이 대두되고 있다. 이를 위해 수요 공급의 불균형으로 활용할 수 없는 전력을 수소 또는 메탄으로 전환하여 저장하는 Power-to-Gas 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 국내 실정을 반영한 Power-to-Gas 경제성분석을 수행하였다. 균등화 수소원가를 산정하기 위하여 Total revenue requirement 방법론을 활용하여 경제성 분석 방법론을 재정립하고, 국제에너지기구의 경제성 분석 결과를 통해 검증하였다. 연구결과 국내 기준 100 MW급 Power-to-Gas 시스템 균등화 수소원가는 kg당 8,344원으로 나타났다. 전기 비용, 수전해 장비 비용, 작동 연한에 따른 민감도 분석이 수행되었고, 재생에너지 이용 수소 생산비용과 천연가스 개질 수소 생산비용을 비교하여 경제성을 확보할 수 있는 조건을 제시하였다.