중남미 국가의 정부 역량이 그린수소 프로젝트에 미치는 영향

정석수 한국외국어대학교 중남미연구소 2022 중남미연구 Vol.41 No.4

The Korean government has announced a national NDC goal to reduce greenhouse gas emissions by 40% compared to 2018 by 2030. It is a very challenging goal since a carbon-free, green hydrogen-based energy transition is necessary to achieve the NDC goal. The government expects to import about 49% of its domestic green hydrogen by 2030. Currently, the Korean government is promoting green hydrogen cooperation with fossil fuel exporting countries such as Australia and the UAE. However, as it experienced the collapse of the global supply chain due to the Russia-Ukraine war, Latin American countries - which are rich in renewable energy resources - can also be a target of cooperation considering energy security in mind. This study regression analyzed the relationship with the hydrogen projects that are being promoted in Latin America by using the World Governance Index (WGI), which can identify the will and capacity of the governments. As a result of the analysis, the rule of law and government effectiveness and political stability of the World Governance Index (WGI) were related to the number of hydrogen projects of countries. Among them, the rule of law showed a positive relationship, but the government effectiveness and political stability showed a negative relationship. In other words, the higher the rule of law and the lower the government effectiveness and political stability, the higher the number of hydrogen projects was. The results of this study suggest that when Korean companies select overseas companies for international hydrogen cooperation in the future, the government's capability to where the company belongs can act as a crucial factor. Through this study, we hope that Korean companies will be more interested in hydrogen cooperation with Latin American companies and that practical hydrogen cooperation to be activated. 한국 정부는 2030년까지 2018년 온실가스 배출량 대비 40%를 감축하겠다는 국가 온실가스 감축목표(NDC)를 발표했다. 이는 매우 도전적인 목표이며, 국가 온실가스 감축목표(NDC) 달성을 위해서는 탄소 배출이 없는 그린수소 기반의 에너지 전환이 필요하다. 정부는 2030년 기준 국내 소비 그린수소의 약 49%를 수입할 것으로 예상했다. 현재 우리 정부는 호주, UAE 등 기존 화석에너지 수입국가들과 그린수소 협력을 추진 중이지만, 러시아-우크라이나 전쟁으로 인해 글로벌 공급망 붕괴사례를 통해 경험한 것처럼 에너지 안보를 염두에 둔다면 재생에너지 자원이 풍부한 중남미국가도 협력의 대상이 될 수 있다. 본 연구는 정부의 의지와 역량을 파악할 수 있는 세계 거버넌스지수(WGI)를 활용하여 실제 중남미 국별 추진하고 있는 수소 프로젝트와의 관계를 회귀 분석했다. 분석 결과, 세계 거버넌스지수(WGI)의 법치주의와 정치적 안정성, 정부 효과성이 국별 수소 프로젝트 건수와 관련이 있었다. 이 중 법치주의는 정의 관계를 보였으나, 정치적 안정성과 정부 효과성은 부의 관계를 보였다. 즉, 법치주의는 높을수록, 정치적 안정성과 정부 효과성은 낮을수록 수소 프로젝트 건수가 늘어나는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 향후 우리 기업이 국제 수소 협력을 위한 해외 기업 선정 시, 해당 기업이 속한 국가 정부의 역량이 중요한 요인으로 작용할 수 있다는 것을 시사한다. 본 연구를 통해서 우리 기업이 중남미 기업과의 수소 협력에 관심을 가지고 실질적인 수소 협력이 활성화되기를 바란다.

친환경 선박 개발에 따른 해외 그린수소 수입에 대한 탄소 배출 영향 및 수소 단가 분석

김도형(DO-HYUNG KIM),최예빈(YEBIN CHOI),오지현(JI-HYUN OH),박철호(CHUL HO PARK) 한국수소및신에너지학회 2024 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.35 No.1

Hydrogen is emerging as an essential material for carbon neutrality. In particular, Korea needs 22.9 million tons of imported clean hydrogen by 2050 to achieve carbon neutrality. However, a large amount of carbon is emitted during the import process, and market regulations are being discussed. This research estimates the carbon emissions of importing green hydrogen from Vietnam, Australia, and the United Arab Emirates to Korea, and calculates imported green hydrogen prices under carbon emission market regulations.

이중 가격 불확실성하에서 실물옵션 모형기반 연료전지 발전소 경제적 가치 분석

김선호,전우영 한국환경경제학회 2022 자원·환경경제연구 Vol.31 No.4

Hydrogen energy is emerging as an important means of carbon neutrality in the various sectors including power, transportation, storage, and industrial processes. Fuel cell power plants are the fastest spreading in the hydrogen ecosystem and are one of the key power sources among means of implementing carbon neutrality in 2050. However, high volatility in system marginal price (SMP) and renewable energy certificate (REC) prices, which affect the profits of fuel cell power plants, delay the investment timing and deployment. This study applied the real option methodology to analyze how the dual uncertainties in both SMP and REC prices affect the investment trigger price level in the irreversible investment decision of fuel cell power plants. The analysis is summarized into the following three. First, under the current Renewable Portfolio Standard (RPS), dual price uncertainties passed on to plant owners has significantly increased the investment trigger price relative to one under the deterministic price case. Second, reducing the volatility of REC price by half of the current level caused a significant drop in investment trigger prices and its investment trigger price is similar to one caused by offering one additional REC multiplier. Third, investment trigger price based on gray hydrogen and green hydrogen were analyzed along with the existing byproduct hydrogen-based fuel cells, and in the case of gray hydrogen, economic feasibility were narrowed significantly with green hydrogen when carbon costs were applied. The results of this study suggest that the current RPS system works as an obstacle to the deployment of fuel cell power plants, and policy that provides more stable revenue to plants is needed to build a more cost-effective and stable hydrogen ecosystem. 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 이중 가격 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.

그린에너지와 지속가능발전교육: 지구를 위한 수소에너지의 활용과 발전 가능성

강상욱 ( Sang Wook Kang ) 상명대학교 글로벌문화예술교육연구소 2022 문화예술융합연구 Vol.3 No.1

이 연구의 목적은 수소경제 구축의 핵심인 수소연료전지의 활용 형태를 분석하고, 각 형태별 당면과제를 파악해서 수소경제의 온전한 구축을 위해 해결해야 할 문제점을 확인하고 이를 해결하기 위한 방안을 제시하고자 한다. 그 결과로서 수소연료전지의 활용형태를 자동차와 발전소 측면에서 분석하였으며, 자동차의 경우 충전속도의 우위를 제외하고 충전인프라, 인프라 설치속도, 백금촉매로 인한 가격경쟁력 열위, 안전성 우려 등으로 인해 다른 친환경차보다 경쟁력이 낮은 것으로 분석되었다. 하지만 기술적으로 나노기술의 발전을 통해 백금촉매의 사용량을 점차 줄여나갈 경우 가격측면에서 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 전망되었다. 수소연료전지발전소의 경우 2018년 발전비중이 0.3%에 불과하였으나 2022년에는 발전비중이 1.3%에 육박할 정도로 빠른 성장세를 보이고 있으며, 이는 태양광이나 풍력발전에 비해 발전효율이 높고, 재생에너지의 간헐성 문제로부터 자유로운 장점 때문에 향후 발전가능성이 제일 높은 활용형태로 분석되었다. 하지만 많은 이점에도 불구하고, 여전히 폭발에 대한 우려감과 특정 수소생산방식의 경우 이산화탄소가 발생하는 문제점 때문에 지역주민 반대현상은 지속적으로 대두되고 있고 이를 해결하는 것이 수소경제 확립의 주요 관건이 될 것으로 분석되었다. 마지막으로 현재 수소생산방식을 분석하고 당면한 문제점을 파악함으로써, 수소경제의 온전한 구축을 위한 해결과제를 제시하였다. 대표적인 방법은 전기분해법, 미생물 분해법, 부생수소, 천연가스 분해법이 있으며, 각각의 방법에 대한 문제점을 제시하고 수소의 안정적 확보를 위한 발전방향을 제시하였다. The purpose of this study is to analyze the utilization patterns of hydrogen fuel cells, which are the core of building a hydrogen economy, to identify the challenges of each type, to identify problems to be solved for the complete construction of a hydrogen economy, and to suggest ways to solve them. As a result, the use of hydrogen fuel cells was analyzed in terms of automobiles and power-plants. In the case of automobiles, except for the advantage of charging speed, it was analyzed that competitiveness was lower than that of cars. However, if the amount of platinum catalyst is gradually reduced through technological advances in nanotechnology, it is expected to be competitive in terms of cost. In the case of fuel cell power plants, the proportion of power generation was only 0.3% in 2018, but the proportion of power generation in 2022 is showing the rapid growth, close to 1.3%, which has higher power generation efficiency than solar or wind power. However, despite the many advantages, there are still concerns about the explosion and the problem of carbon dioxide generation in the case of certain hydrogen production methods. Finally, by analyzing the current hydrogen production method and identifying problems, a solution task for the complete construction of a hydrogen economy was presented. Representative methods include electrolysis, microbial decomposition, by-product hydrogen, and natural gas decomposition. Problems with each method are presented and development directions to produce hydrogen are presented.

궁극의 그린수소 생산을 위한 미생물 전기분해 전지 기술의 동향과 전망

구본영(Bonyoung Koo),정석희(Sokhee P. Jung) 대한환경공학회 2022 대한환경공학회지 Vol.44 No.10

현재 그레이 수소나 블루 수소가 재생 에너지로 널리 인식되고 있으나, 실상은 모두 화석연료로 만들어지고 있다. 수소기반사회의 달성을 위해 가장 핵심적인 과제는 바로 시장 경제성 있는 그린 수소 생산 기술의 개발이다. 미생물 전기분해 전지(MEC)은 친환경 자원인 유기성 하폐수를 처리함과 동시에 궁극의 그린 수소를 생산하는 차세대 에너지 생산형 하폐수처리 기술이다. MFC의 수소 생산을 위해, MEC에 전기 에너지의 투입이 필요하다. 하지만, 그 에너지는 MEC에서 생산되는 에너지로 모두 충당된다. 그러므로 MEC의 수소는 궁극의 그린 수소로 정의될 수 있다. 본 총설 논문은 MEC 기술의 원리와 타당성, MEC의 구성과 형태, 전극 재료, 다양한 하폐수 성상에 따른 실제 적용 사례에 대해서 심층적인 요약과 분석을 담고 있다. 더 나아가 파일럿 규모에서 다른 환경 시스템과의 결합성 및 확장성을 검토하였다. 이를 바탕으로 MEC의 기술적 한계를 진단하였고 MEC 기술 실용화를 위한 향후 연구 방향을 제안하였다. Currently, gray hydrogen and blue hydrogen are widely recognized as renewable energy, but in reality, they are made from fossil fuels. The most important task to achieve the hydrogen-based society is the development of economic green hydrogen production technology. Microbial electrolysis cell (MEC) is a next-generation energy-producing wastewater treatment technology that treats renewable organic wastewater and simultaneously produces the ultimate green hydrogen. For hydrogen production in MFC, it is necessary to input electrical energy into MEC. However, that energy is all covered by the energy produced by the MEC. Therefore, hydrogen production in MEC can be defined as the ultimate green hydrogen. This review contains an in-depth summary and analysis of the principles and feasibility of MEC technology, the composition and shape of MEC, electrode materials, and practical application cases in various types of wastewaters. Furthermore, compatibility and scalability with other environmental systems were reviewed at the pilot scale. Based on this, the technical limitations of MEC were diagnosed and future research directions for the practical application of MEC technology were suggested.

열화학적 전환공정을 통한 그린수소 생산기술 및 전망

Gayatri Udaysinh Ingale,박소담(Sodam Park),방병열(Byungryeul Bang),정수화(Soohwa Jeong),오승진(Seungjin Oh),이현승(Hyunseung Rhee),정효재(Hyojae Jeong),박동호(Dongho Park),이은도(Uendo Lee) 한국열환경공학회 2020 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2020 No.춘계

지구온난화문제와 더불어 COVID-19 사태로 인해 에너지산업 전반에 재편이 논의되고 있는 가운데 세계 주요 국가들은 수소경제 주도권 확보를 통해 코로나로 인한 일자리 문제를 해결하는 동시에 저탄소 경제구조로의 전환을 극적으로 모색하고 있다. 최근 EU는 2030년까지 1,400억 유로 규모의 수소산업 육성 방안을 발표하였고, 미국도 2050년 7,500억 달러 규모 수소경제 조성 목표를 발표한 바 있다. 우리나라도 2019년 발표 된 수소경제 활성화 로드맵에 따라 수소산업 육성에 공격적인 투자를 진행하고 있으며, 현재 연간 13만 톤 규모의 수소 수요가 2030년 194만 톤, 2050년 526만 톤으로 확대될 것으로 예상되고 있다. 정부 로드맵에 따르면 현재 부생수소 및 추출수소에 전량 의존하고 있는 수소 생산 방식을 2040년 전체수요의 70%이상을 이산화탄소 발생이 없는 그린수소로 전환할 계획이다. 재생에너지 연계 수전해 시스템이 대표적인 그린수소 생산기술로 각광받고 있으나 수전해 기술의 성숙도와 재생에너지 보급 전망을 고려하면 중단기적으로 그린수소를 대량으로 생산할 수 있는 기술이 필요하며 열화학적 전환 공정을 통한 그린수소 생산은 가장 효과적인 방안의 하나이다. 열화학적 전환공정을 통한 그린수소생산 기술은 지구상에서 가장 큰 수소자원인 탄화수소와 물에서 CO2-free 조건으로 탄소를 제거하여 수소를 생산하는 다양한 기술적 접근을 제공할 수 있다. 대표적으로 바이오매스 가스화, 바이오가스 개질, 열화학적 사이클 활용 수분해 기술을 들 수 있으며 이러한 공정은 CCUS 기술과 연계되어 화석연료를 대상으로 한 블루수소 및 청록수소 생산에 활용될 수 있다. 본 발표에서는 열화학적 전환공정을 통한 그린수소 생산기술에 대한 연구개발 현황과 향후 전망에 대해 소개하도록 한다.

청정수소 생산 방식 도입에 따른 LCA 기반 탄소중립 기여도 평가

장소정(SO JEONG JANG),정대웅(DAE WOONG JUNG),김정열(JEONG YEOL KIM),황용우(YONG WOO HWANG),안희경(HEE KYUNG AN) 한국수소및신에너지학회 2024 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.35 No.2

This study focuses on investigating the importance of managing greenhouse gas emissions from global energy consumption, specifically examining domestic targets for clean hydrogen production. Using life cycle assessment, we evaluated reductions in global warming potential and assessed the carbon neutrality contribution of the domestic hydrogen sector. Transitioning from brown or grey hydrogen to blue or green hydrogen can significantly reduce emissions, potentially lowering CO₂ equivalent levels by 2030 and 2050. These research findings underscore the effectiveness of clean hydrogen as an energy management strategy and offer valuable insights for technology development.

CFI 2030 추진에 따른 재생에너지 출력제어 전망과 그린수소 P2G의 정책시사점

강영준(Kang, Young-Jun),박수경(Park, Sookyung) 전북대학교 산업경제연구소 2024 아태경상저널 Vol.16 No.1

본 연구는 CFI 2030 추진에 따른 2024년부터 2030년까지의 제주지역 태양광과 풍력발전의 출력제어 규모를 단계별 가정을 통해 예측하고, 출력제어 전력을 활용하여 생산 가능한 그린수소의 양을 산출하였다. CFI 2030의 신재생에너지 발전설비 도입 목표가 2024년부터 계획대로 달성된다고 가정할 경우, 2030년 제주지역의 태양광과 풍력 발전의 출력제어량은 1,069GWh로, 출력제어 비율은 18.2%가 된다. 2023년 12월에 완공되는 제3연계선의 실시간 역송을 적용할 경우, 출력제어량은 474GWh, 출력제어비율은 8.1%로 감소한다. 제3연계선의 실시간 역송을 적용하지 않은 출력제어 전력으로 생산 가능한 그린수소의 생산량은 16,626톤이다. 이를 4,000원/kg으로 환산하면, 약 655억원의 가치를 갖는다. 그린수소의 생산은 제주지역 출력제어 문제를 해결할 수 있는 근본적인 대안이 될 수 있으며, 이를 위해서는 인센티브 제도 정비 등 정책적 장치 마련과 CFI 2030의 추가 보완계획 수립 검토가 필요하다. This study predicts the scale of output control of solar and wind power generation in Jeju from 2024 to 2030 under the CFI 2030 through step-by-step assumptions, and calculates the amount of green hydrogen that can be produced by utilizing output-controlled power. Assuming the CFI 2030s goal of introducing renewable energy generation facilities is achieved as planned from 2024, the power control amount for solar and wind power generation in Jeju in 2030 is projected to be 1,069GWh, with an output control ratio of 18.2%. If real-time reverse transmission is applied to the third interconnection line, scheduled for completion in December 2023, it is predicted that the output control amount will decrease to 474GWh, with an output control ratio of 8.1%. The amount of green hydrogen that can be produced with the output-controlled power without applying the real-time reverse transmission from the third connection line is 16,626 tons. When converted at 4,000 won/kg, this has an approximate value of 65.5 billion won. The production of green hydrogen can be a fundamental solution to Jejus output control challenges. To achieve this, it is necessary to establish policy devices such as the establishment of an incentive system and to consider establishing an additional complementary plan to CFI 2030.

바이오가스 이용 온사이트 그린수소충전소 설계

송형운(Hyoungwoon Song),장은석(Eunseok Jang),곽현주(Hyun Ju Kwag),정대웅(Dae woong Jung) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7

전 세계적으로 이산화탄소를 비롯한 온실가스 배출량은 2018년을 기점으로 최고치를 경신하였으며, 화석연료 사용량 증가는 신재생에너지 개발 및 보급 노력을 무색하게 개발도상국을 중심으로 화석연료 인프라 확장이 지속되고 있어 급격한 감소는 예상되지 않고 있다. 이러한 문제의 해결책으로 수소 에너지는 발전과 수송 분야에서 화석연료 대체재로 각광받아 왔으며, 특히, 재생에너지원으로부터 제조될 경우에는 이산화탄소 배출량을 획기적으로 줄일 수 있게 된다. 전 세계 수소 생산량은 매년 5~6%수준으로 꾸준히 증가되고 있으나, 천연가스를 원료로 하여 제조되는 양이 여전히 50%수준에 육방하고 있으며, 화석연료 사용 없이 제조되고 있는 비중은 3~4%에 머물고 있는 실정이다. 따라서, 중장기 수소 수요 대응 및 온실가스 저감을 위해 유기성 폐자원의 혐기처리 공정에서 발생하는 탄소중립의 재생에너지원인 바이오가스를 활용하여 온사이트 그린수소 생산 및 활용을 위한 공정설계 기술을 확보하고자 한다. 이에 본 여구에서는 그린수소충전소의 운전 안정성과 가동률을 높이기 공정 설계를 제안하고 이를 기반으로 공정모델링을 통해 시스템 운전특성을 파악하였다. 따라서, 공정모델링을 통해 얻어진 운전데이터를 기반으로 온사이트 그린수소충전소 설계를 최적화에 적용하였다.

국내외 수전해 기술 및 대규모 실증 프로젝트 진행 현황

백종민(JONGMIN BAEK),김수현(SU HYUN KIM) 한국수소및신에너지학회 2024 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.35 No.1

Global efforts continue with the goal of transition to a “carbon neutral (net zero)” society with zero carbon emissions by 2050. For this purpose, the technology of water electrolysis is being developed, which can store electricity generated from renewable energies in large quantities and over a long period of time as hydrogen. Recently, various research and large-scale projects on ‘green hydrogen’, which has no carbon emissions, are being conducted. In this paper, a comparison of water electrolysis technologies was carried out and, based on data provided by the International Energy Agency (IEA), large-scale water electrolysis demonstration projects were analyzed by classifying them by technology, power supply, country and end user. It is expected that through the analysis of large-scale water electrolysis demonstration projects, research directions and road maps can be provided for the development/implementation of commercial projects in the future.