한국에너지기술연구원(원장 김종남) 계산과학연구실 박정호 책임연구원, 수소연구단 조현석 책임연구원 공동연구진이 재생에너지 출력제한을 활용한 그린수소 생산에 대한 경제적 타당성 분석 방법론과 결과를 도출해 심각해지고 있는 재생에너지의 출력제한을 해결함과 동시에 그린수소를 경제적으로 생산할 수 있는 해법을 제시했다.

기후위기 해결을 위해 전 세계적으로 재생에너지를 확대하고 있지만 재생에너지의 가장 큰 문제는 불규칙한 풍속과 일사량, 이와 함께 전기수요 예측 미비로 인한 출력제한이라고 할 수 있는데 전기는 공급이 부족할 때도 문제지만 공급이 과다해도 대정전(블랙아웃)이 발생할 수 있기 때문이다.

이러한 문제를 해결할 수 있는 기술 중의 하나가 P2G 기술인데 그중에서도 온실가스가 배출되지 않는 그린수소 기술이 가장 각광받으면서 많은 연구가 진행되고 있다.

하지만 이번 연구처럼 출력제한과 그린수소를 동시에 고려해 경제적 타당성을 파악한 연구결과는 거의 없고, 특히 수전해 시스템의 최적 사이즈를 도출해 비용을 낮춤과 동시에 수소생산을 극대화할 수 있는 방안에 대한 연구가 필요하다.

이러한 가운데 연구진은 재생에너지, 그린수소의 투자와 운영 관련 의사결정에 도움이 될 경제적 타당성 분석 방법론과 결과를 도출했는데 실제 제주도 기상데이터를 기반으로 풍력과 태양광 발전량을 예측하고, 이를 활용해 균등화 수소생산 단가와 수소생산량 결과를 도출했다.

이번에 개발된 통합시스템 모델은 시간당 풍속, 일사량, 기온 등의 데이터를 입력하면 그에 대응하는 시간당 전력생산량이 계산된다.

이 중에서 전력망으로의 송전량은 조정할 수 있으며, 잔여전력을 그린수소 생산에 활용해 생산량 계산이 가능하게 설계됐다.

이는 다시 경제성 모델의 입력데이터로 활용돼 궁극적으로 그린수소 시스템의 자본비와 운영비를 계산할 수 있으며, 최종적으로는 그린수소의 생산단가를 도출할 수 있다.

박정호 책임연구원은 “이번 연구결과는 심각해지고 있는 재생에너지 출력제한 문제를 그린수소로 해결하고자 할 때 구체적으로 어떻게 해야 최적의 경제성을 확보하면서 문제를 해결할 수 있을지 방법론과 결과를 도출한데 큰 가치가 있다.”며, “향후 다양한 재생에너지 공급이나 수요조건에 따른 최적의 시스템을 설계하고 결과를 도출해 정부나 기업의 설비투자 및 운영과 관련한 의사결정에 도움이 될 수 있도록 노력하겠다.”고 밝혔다.