▲ 수소의 생산, 전환, 운송 후 저장까지 과정을 담은 해외 수소공급망 개략도.(그림=UNIST)

[월간수소경제 성재경 기자] 탄소중립 구현을 위한 수소에너지 사용량이 늘면서 향후 청정수소를 국내로 들여오는 수요가 크게 늘 전망이다.

UNIST 탄소중립대학원 임한권 교수팀이 ‘국제적 해외 수소공급망에 대한 경제성 및 환경성 측면 최적화’에 대한 연구를 진행, 암모니아가 최고의 경제성과 환경성을 지닌 수소운반체 모델임을 입증했다.

이번 연구는 수소 도입 예정 국가(한국, 일본, 독일)의 수요와 수소 수출 예상 국가(호주, 칠레 등 총 16개국)를 고려해 수소공급망 구축을 위한 실질적인 지표를 제시했다는 점에 의미가 있다.

연구팀은 우선 국가별 ‘수소전략 로드맵’을 통해 수소의 수출입 예상 데이터를 고려한 최적화 모델을 구축했다. 이를 기반으로 모든 수소 수출입 국가의 수요와 공급을 만족시키면서 경제성과 환경성 측면에서 최적의 공급망에 대한 답을 찾아냈다.

수소는 선박 운송 시 부피당 에너지밀도를 높이기 위해 보통 액체 상태의 수소운반체(H2 carrier)로 전환해 운송한다. 이에 최근 주목받고 있는 액화수소, 톨루엔 기반 액체유기수소운반체(LOHC), 암모니아를 고려해 시나리오를 구상했다.

여기에 추가로 2030년부터 2050년까지 10년 간격을 기준으로 최적화 값을 예측했으며, 불확실성이 큰 재생에너지 기반 전기와 천연가스의 가격, 생산량을 고려해 예측 값을 책정했다. 이를 통해 일정 범위의 가격과 생산량에 따른 최적화 시나리오를 도출해냈다.

연구 결과 암모니아를 수소운반체로 활용하는 것이 가장 경쟁력이 있는 것으로 확인됐다. 경제성‧환경성 평가 결과에 따르면 온실가스 배출에 따라 발생하는 탄소세를 포함한 수소공급 가격은 1kg당 2.15에서 3.43달러 사이로 나타났다.

이 결과 값을 통해 수소 도입 예정 국가(한국, 일본, 독일)가 미래에 필요로 하는 수소공급망 최적화 시나리오를 도출했다.

임한권 탄소중립대학원 교수는 “호주, 칠레, 아랍에미리트 등 최대 수소 수출국이 될 것으로 전망되는 국가와 한국, 일본, 독일과 같이 자원 부족으로 최대 수소 수입국이 될 것으로 전망되는 국가의 공식 로드맵을 기반으로 모든 수요와 공급을 동시에 고려한 최적화 결과를 보여준다”라며 “전체 수요와 공급을 동시에 고려한 경제성·환경성 기반의 최적 공급망이 도출되어야 한다”고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘에이씨에스 서스테이너블 케미스트리 엔드 엔지니어링(ACS Sustainable Chemistry & Engineering)’에 게재됐으며 지난 1월호 추가 표지 논문으로 선정됐다.

  

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