최원재 교수팀, 수소 생산 경로별 전 과정 온실가스 배출량 분석
최원재 교수
휴먼기계바이오공학부
폐자원 이용한 수소 생산 과정 온실가스 배출량을 평가하고 수소 공급원으로서 활용 가능성 분석
세계적 권위 학술지 <Energy Conversion and Management> 게재
에너지 자원의 수입 의존도가 높은 국내 상황을 고려해, 폐자원을 이용한 수소 생산 과정의 온실가스 배출량을 평가하고 수소 공급원으로서 활용 가능성을 분석한 연구 결과가 나왔다.
휴먼기계바이오공학부 최원재 교수 연구팀은 국내에서 발생한 폐자원으로부터 수소를 생산하는 다양한 경로의 전 과정 온실가스 배출량을 평가하고 저탄소 수소 공급원으로서의 활용 가능성을 검토했다.
최원재 교수(교신저자)와 곽규나 석사(제1저자)가 공동으로 참여한 이번 연구 결과는 세계적인 학술지 <Energy Conversion and Management>(IF=11.8, JCR 상위 1.9%)에 최근 온라인 선게재됐다.
폐자원을 활용한 수소 생산은 자원순환과 에너지 수입 의존도 완화를 동시에 달성할 방안으로 주목받고 있다. 그러나 소각, 전력 생산, 열 생산 중 어떤 방식으로 처리되던 폐자원이 수소 생산에 쓰였는지에 따라 온실가스 감축 효과는 크게 달라진다. 연구팀은 이 점에 주목해 수소 생산 경로의 전 과정 온실가스 배출량을 비교했다. 특히 실제 폐기물 처리 여건을 반영해 가스화‧열분해‧매립가스 및 바이오가스 활용 등 8개 수소 생산 경로의 전 과정에 이어, 생산된 수소를 수송·발전·철강 부문에 활용하는 단계까지 분석했다.
그 결과 전력 생산에 사용되던 고형 폐기물 연료와 혼합 폐플라스틱을 수소 생산으로 전환하는 경우, 열 생산에서 전환하는 경우보다 온실가스 감축 효과가 크게 나타났다. 탄소 포집·저장(CCS)을 결합한 일부 경로는 외국에서 수입하는 천연가스 기반 수소보다 낮은 온실가스 배출량을 보였다. 특히 청정수소 인증기준(수소 1kg당 4kg CO2-eq.)을 초과하는 수소라도, 활용 분야와 생산 경로에 따라 기존 화석연료 기반 기술 대비 온실가스를 줄일 수 있음을 확인했다.
이번 연구는 폐자원의 기존 처리 방식부터 수소의 최종 사용처까지 연계해 평가함으로써, 에너지 수입국의 폐자원 기반 수소 공급 전략과 온실가스 감축 및 청정수소 정책 수립에 활용할 수 있는 근거를 제시했다.
폐자원 활용 수소 생산 경로별 전 과정 온실가스 배출량 분석 개념도
최원재 교수는 “국내 폐자원을 활용한 수소 생산이 온실가스 배출량 측면에서 의미를 가지기 위해서는 어떤 폐자원을 어떤 식으로 활용해야 하는지 확인한 연구”라고 연구 의의를 설명했다.
이번 연구는 ∆국토교통과학기술진흥원(KAIA)의 ‘한국형 Green NCAP 평가기술 개발’ 사업, ∆한국연구재단(NRF) ‘재생전력과 산업열을 연계한 열화학 레독스 사이클 기반 수소생산 및 장주기 열에너지 저장 원천기술 연구’ 사업 및 ‘한-EU 글로벌 수소 연구교류 및 첨단인력양성’ 사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 논문은 「폐자원으로부터 생산된 수소의 전 과정 온실가스 배출량: 한국 사례를 중심으로(Life cycle greenhouse gas emissions of hydrogen produced from waste resources: insights from the South Korean case)」라는 제목으로 <Energy Conversion and Management> 12월호에 실릴 예정이다.
(왼쪽부터) 최원재 교수, 곽규나 석사