수소철도 경제성 분석을 위한 생산방식에 따른 균등화 수소단가 비교 = A Comparison of Levelized Cost of Hydrogen Produced by Different Methods for Economic Analysis of Hydrogen Railway

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 수소열차 운행을 위한 생산방식에 따른 LCOH 산정을 통 한 수소단가 분석을 전제로 하였다. 현재 전 세계적으로 모빌리티 사업에서 도 전기차, 수소차 등의 개발 및 운행으로 탄소 절감 정책을 시행하고 있으 며 그중 모빌리티 운송수단 중 하나인 철도 분야에서도 기존 디젤 및 전동 차 외 수소열차, 수소트램 등 다양한 수소연료를 활용한 수소열차 개발을 진행 중에 있으며 현장 도입이 점차 가시화되고 있다. 그러나 도입 초기 단계로 인해 정확한 비용 분석이 어려우며 그 중 가장 중요한 수소단가 산정에 불확실성을 가져 비용 분석 시 어려움을 겪고 있 다. 따라서 본 연구에서는 부생수소 구매 및 운반비용을 포함한 일반적인 방법론 CASE1과 LCOH 산정을 통한 바이오가스 및 개질수소 활용 수소생산 CASE2, 개질수소 활용 수소생산 CASE3으로 구분하고 도출하여 비용산정을 통 한 수소단가 비교 분석 방안을 제시하고자 한다. LCOH 산정식은 연간 기준 CAPEX 비용과 OPEX 비용의 합계와 연간 수소 소비량(kg)을 나눈 값으로 산정하였다. CAPEX 및 OPEX 항목별 비용 산출 시 유사 프로젝트 비용, 견적서, 노임단가 등을 참고하여 산출하였다. 그 결과 현시점에서 CASE2 바 이오가스 및 개질수소를 활용한 방법론이 가장 낮은 수소단가 산출로 비용 측 면 경제성이 가장 좋은 것으로 나타났다. 또한, 운송거리, 사회적 할인율, 년간 소비수소량, 에너지 구입비용 등의 변수 요인을 도출하여 민감도 분석을 통해 시나리오별 LCOH 변화량을 분석하였다. 향후 프로젝트 상황에 맞는 친환경 그린수소 단가 분석과 환경 편익 부분도 함께 고려한다면 본 연구에서 산출한 수소단가에 더하여 보다 다양한 수소단가 분석과 편익까지 고려한 경제성 분석 이 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1.1 연구의 배경 및 필요성 1
• 1.2 연구 목적 2
• 1.3 연구 내용 및 범위 3
• II. 이론적 배경 및 현황 5
• 2.1 LCC기반 LCOH 개요 및 정의 5
• 2.2 LCOH 산정식 선정 7
• 2.3 선행연구 분석 9
• 2.4 수소 생산 방식 현황 18
• 2.4.1 수소 생산 방식 18
• 2.4.2 국내 주요 수소생산 플랜트 및 시장 공급가 19
• 2.4.3 국내 유사 사업 kg당 수소 단가 20
• 2.5 국내 수소 충전소 및 플랜트 시설 현황 21
• 2.5.1 국내 한국가스기술공사 충전소 현황 21
• 2.5.2 국내 한국가스안전공사 최신 충전소 현황 32
• III. 생산방식 별 시나리오 선정 34
• 3.1 생산방식 별 기본전제조건 34
• 3.1.1 연간 필요 소비수소량(kg) 34
• 3.2 Case 2,3 기본 전제조건 36
• 3.2.1 개질 및 바이오가스 수소 기본조건 36
• 3.3 생산방식 별 시나리오 선정 37
• 3.3.1 Case 1 부생수소 38
• 3.3.2 Case 2 바이오가스 및 개질수소 혼합 38
• 3.3.3 Case 3 개질수소 38
• IV. LCC 기반 LCOH 분석 40
• 4.1 CASE1 부생수소의 LCOH 산정 40
• 4.1.1 수소판매가격 및 운송비 산정 40
• 4.1.2 CASE 1 부생수소 kg당 단가 및 운반비용 44
• 4.2 CASE 2 바이오가스 및 개질수소 LCOH 산정 45
• 4.2.1 Case 2 공사비 45
• 4.2.2 Case 2 용지보상비 46
• 4.2.3 Case 2 CAPEX 비용 49
• 4.2.4 Case 2 수소생산시설 운영비 OPEX 산정 49
• 4.2.5 바이오가스 수소 사용량 활용한 수소생산량 49
• 4.2.6 에너지구입비 52
• 4.2.7 재료비 54
• 4.2.8 직접 노무비 58
• 4.2.9 직접 경비 59
• 4.2.10 기타예비비 및 일반관리비 63
• 4.2.11 Case 2 OPEX 비용 64
• 4.3 CASE 3 개질수소 LCOH 산정 67
• 4.3.1 Case 3 공사비 67
• 4.3.2 Case 3 용지보상비 68
• 4.3.3 Case 3 CAPEX 비용 68
• 4.3.4 Case 3 수소생산시설 OPEX 산정 69
• 4.3.5 에너지구입비 69
• 4.3.6 재료비 71
• 4.3.7 직접 노무비 72
• 4.3.8 직접 경비 73
• 4.3.9 기타예비비 및 일반관리비 77
• 4.3.10 Case 3 OPEX 비용 78
• 4.4 생산방식별 LCOH 비교 81
• 4.5 생산방식 변수 별 민감도 분석 84
• 4.5.1 Case 1 주요 변수사항에 따른 민감도 분석 85
• 4.5.2 Case 2 주요 변수사항에 따른 민감도 분석 86
• 4.5.3 Case 3 주요 변수사항에 따른 민감도 분석 88
• V. 결론 90