UNIST 연구진, 국제 수소 공급망 최적화 방안 찾아

UNIST(울산과학기술원)는 탄소중립대학원 임한권 교수팀이 ‘국제적 해외 수소 공급망에 대한 경제성 및 환경성 측면 최적화’에 대한 연구 결과를 발표했다고 1일 밝혔다.

이번 연구에서는 수소 도입 예정 국가(한국·일본·독일)의 수요와 수소 수출 예상 국가(호주·칠레 등 총 16개국)를 고려해 수소 공급망 구축을 위한 실질적인 지표를 제시했다.

먼저 연구팀은 국가별 공식 발표된 로드맵을 통해 수소의 수출입 예상 데이터를 고려한 최적화 모델을 구축했다. 도출된 최적화 모델을 통해 모든 수소 수출입 국가의 수요와 공급을 만족시키며 경제성 및 환경성 측면을 고려한 경쟁력있는 공급망에 대한 답을 찾았다.

수소는 선박 운송 시 자체의 부피당 에너지 밀도가 떨어져 경제성이 낮기 때문에 보통 액체 상태의 수소 운반체(H2 carrier)로 전환해 운송한다. 따라서 최근 주목받고 있는 수소 운반체인 액화 수소, 톨루엔 기반 액체유기수소운반체(LOHC) 및 암모니아를 고려해 시나리오를 구상했다. 

추가적으로 연구진은 2030년부터 2050년까지 10년 간격을 기준으로 최적화 값을 예측했다. 또한 불확실성이 큰 재생에너지 기반 전기와 천연가스의 가격 및 생산량을 고려하여 예측값을 책정했다. 이를 통해 일정 범위의 가격 및 생산량에 따른 다양한 최적화 시나리오를 도출했다.

연구 결과 암모니아를 수소 운반체로 활용하는 것이 가장 경쟁력있는 것으로 확인됐다고 연구진을 설명했다. 수행된 경제성 및 환경성 평가 결과에 따르면 온실가스 배출에 따라 발생하는 탄소세를 포함한 수소 공급 가격은 1㎏당 2.15에서 3.43달러 사이의 범위를 보였다. 이 결과 값을 통해 수소 도입 예정 국가(한국·일본·독일)가 미래에 필요한 수소 공급망 최적화 시나리오를 도출했다.

임한권 탄소중립대학원 교수는 “본 연구는 최대 수소 수출-수입국들의 로드맵을 기반으로 모든 수요와 공급을 동시에 고려한 최적화 결과를 보여준다”며 “경제성·환경성 기반의 최적 공급망을 위한 발판을 마련한 것”이라고 설명했다.

연구 결과는 국제학술지인 ‘에이씨에스 서스테이너블 케미스트리 엔드 엔지니어링(ACS)’에 게재됐으며, 2023년 1월호 추가 표지 논문으로 선정됐다. 차형석기자 stevecha@ksilbo.co.kr