재생 에피망 슬롯를 사용하여 CO2가 없는 수소를 생산하기 위한 수소 에피망 슬롯 시스템 구축

피망 슬롯(본사: 도쿄도 미나토구, 사장: Tatsu Shiraishi)은 기술 연구소(도쿄도 기요세시)에서 재생 가능 에너지를 사용하여 CO2 없는 수소를 생산하는 수소 에너지 시스템을 구축하고 생산, 저장 및 활용의 각 단계에서 실증을 실시할 예정입니다 이번 실증을 통해 얻은 지식은 향후 우리가 추진하고 있는 신재생에너지 발전사업과 결합되는 수소에너지 공급사업 참여에 활용될 예정이다

수소는 사용 중에 CO2를 배출하지 않는 청정에피망 슬롯이지만, 현재는 일반적으로 석유, 천연가스 등 화석연료를 화학적으로 반응시켜 생산되며, 제조 과정에서 CO2가 배출됩니다 신재생에피망 슬롯를 이용하여 물을 전기분해하여 생산한 수소를 CO2-free 수소라고 하며, 생산 과정에서 CO2 배출량을 줄여주기 때문에 CO2 배출량 저감에 크게 기여합니다

수소는 상대적으로 저렴하고 전력 저장 용량을 늘리기 쉬운 특성이 있으며 시간이 지남에 따라 고갈되지 않으므로 장기간에 걸쳐 많은 양의 전력을 저장하는 데 있어서 축전지보다 우수하다는 연구 결과가 있습니다

또한 홋카이도, 도호쿠, 큐슈와 같이 재생에피망 슬롯 매장량이 많지만 전력망이 취약한 지역에서는 전력망 전력을 안정화하고 잉여전력을 효율적으로 활용하는 방안이 문제이지만, 잉여전력을 수소로 전환하면 저장과 운송이 쉬워져 이러한 문제 해결에 잠재적으로 기여할 수 있습니다 또한 FIT 제도(재생에피망 슬롯로 생산된 전력에 대한 발전차액지원제도) 종료 이후 발전설비 활용을 위한 주요 방안 중 하나로 수소 이용이 꼽힌다

2014년 경제산업성이 발표한 '수소 및 연료전지 전략 로드맵'에는 미래 수소 사회 실현을 위한 노력을 가속화하고 2040년경 CO2-Free 수소 공급 시스템을 구축하겠다는 목표가 명시되어 있습니다

피망 슬롯은 이러한 추세를 주시하고 있으며 기술 연구소에 설치된 기존 재생 에너지 발전 장비를 활용하여 CO2가 없는 수소를 생산할 새로운 수소 에너지 시스템을 구축할 것입니다 노하우 습득과 성과 축적을 목표로 생산, 보관, 활용의 각 단계를 검증하여 전체 시스템을 최적화하는 것을 목표로 합니다 본 시스템은 2018년 4월 완성될 예정입니다

시스템 개요 다이어그램

구축할 수소에피망 슬롯 시스템의 특징은 다음과 같습니다

1. 재생 에피망 슬롯를 사용하여 CO2 없는 수소 생산
   

   기술연구소에 설치된 신재생에피망 슬롯 발전설비(태양광, 풍력)에서 나오는 전기의 일부를 사용하여 물 전기분해 장치를 이용해 물을 수소와 산소로 분해하여 CO2-free 수소를 생산하는 시스템입니다 생산된 CO2-free 수소는 기체 상태로 탱크에 저장되며, 전력 수요에 따라 순수수소 연료전지를 가동해 산소와 반응해 전기를 생산한다 전기는 기술연구소에 공급될 예정이다

2. 전체 시스템 최적화를 목표로 함
   

   재생에피망 슬롯로 생산되는 전력량은 날씨 및 기타 요인의 영향을 받아 공급이 불안정할 수 있습니다 신재생에피망 슬롯 발전 피크에 맞춰 수전해 설비 등 설비 용량을 계획하면 신재생에피망 슬롯 발전량이 줄어들면서 야간이나 우천 시 각 시설의 가동률이 낮아지게 된다

   따라서 각 시설의 높은 가동률을 달성하고 수소를 효율적으로 생산하기 위해 축전 시스템을 이용하여 수전해 장비에 전기를 안정적으로 공급하는 시스템을 구축하겠습니다 이번 실증에서는 수전해 장비와 축전지 용량의 최적 조합과 각 장비별 제어 방법을 검증한다

3. 정전 중에도 독립적으로 작동할 수 있는 복원력 있는 시스템입니다
   

   이 시스템은 상용 전력망과 별도로 수전해 장비에 신재생 에피망 슬롯에서 파생된 전기를 공급하므로 상용 정전 중에도 독립적으로 작동할 수 있습니다 이를 활용하여 재해 발생 시 BCP 대응도 검증합니다