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연구논문 : 수소 에너지의 온실가스 감축 잠재량 및 가격 경쟁력 분석 = GHG Mitigation Potential and Price Compatability of Hydrogen Energy
저자
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2013
작성언어
Korean
주제어
KDC
309.21104
등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
수록면
1-19(19쪽)
제공처
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본 연구는 상향식 최적화 모형(MARKAL)을 이용하여 화석에너지와 경쟁력을 가질 수 있는 수소에너지 도입방안과 수소 공급가격을 분석했다. 수소 에너지가 도입되지 않는 기준안 대비 수소에너지가 도입될 경우의 에너지 수요, 온실가스 배출 및 시스템 비용 변화도 분석하고 경쟁력을 가질 수 있는 수소 공급방안과 공급비용을 분석했다. 분석기간은 2005년부터 2050년이며 가격 및 비용은 2005년 불변가격이다. 수소의 기준 수요는 2030년에 본격적으로 확대되기 시작하여 2050년에 12,191천톤에 이르러 모든 부문에서 수요가 포화상태에 이를 전망이다. 수송부문이 수소 수요의 48.4%, 산업부문(발전부문)이 24.0%, 상업부문이 20.7%, 가정부문이 7.0%를 차지할 전망이다. 2050년의 수소 공급은 에너지원별 혼합공급방식과 단독 공급방식으로 구분하여 최소걸침기법을 사용했으며 LNG가 5,117천톤, 석탄은 4,149천톤, 원자력과 신재생에너지는 각각 1,151천톤과 1,534천톤을 공급할 것으로 전망된다. 수소에너지가 도입되면 온실가스 배출량은 기준안(BAU)에 비해 2050년에 혼합 수소공급의 경우에는 2.6% 증가, 단독 수소공급은 27.4% 증가에서 29.3% 감소에 이를 것으로 분석된다. 단독 공급의 경우 석탄수소 공급은 27.4%의 온실가스 배출량 증가, LNG 수소 공급은 소폭(0.4%) 증가하고 원자력 수소 공급은 28.0% 감소, 신재생 수소 공급은 29.3% 감소할 것으로 분석된다. 에너지 시스템 비용은 2050년에 기준안 대비 혼합 수소공급의 경우에는 0.7% 감소하고 단독 수소공급의 경우에는 최저 0.5%에서 최고 1.1% 감소할 것으로 분석된다. 단독 공급에서 LNG 수소가 가장 낮은 0.5%의 비용 감소가 이루어지는 반면 원자력 수소가 가장 높은 1.1%의 비용을 감소시킬 것으로 분석된다. 신재생 수소의 비용 감소는 0.6%, 석탄수소는 0.8%의 비용 감소가 나타날 것으로 분석된다. 에너지수요, 온실가스배출량, 비용 측면에서 원자력 수소가 가장 양호하고 다음으로는 신재생 수소공급이 우수한 것으로 평가되었다. 수소 에너지의 화석에너지 가격 경쟁력 분석은 분석모형(MARKAL)의 잠재가격(shadow price) 추정 방법을 사용했다. 혼합 수소공급의 수소 공급비용은 2050년에 $3.75/kg H2로 나타났으며 단독 수소공급의 경우에는 원자력 수소의 공급비용이 가장 낮은 수준인 $0.99/Kg H2로 나타났다. 석탄수소의 공급 비용이 $2.61/Kg H2로 나타났으며 LNG 수소는 $4.36, 신재생 수소는 가장 높은 $11.40로 나타났다. 따라서 향후 수소 에너지가 기존의 화석에너지와 경쟁력을 갖기 위해서는 원자력 수소의 잠재가격 수준인$0.99/Kg H2 이하의 비용수준을 확보해야 할 것으로 분석되었다. 이는 현재의 수소 공급가격이 $2.5/Kg에서 $5.0/Kg H2 수준에 이르고 있다는 점을 감안하면 앞으로 수소에너지에 대한 지속적이고 상당한 투자노력이 이루어져야 한다는 점을 말해주고 있다. 수소에너지 도입은 현재의 탄소경제에서 수소경제로 이전하기 위한 매우 중요한 개념이라고 할 수 있다. 특히 신재생에너지를 사용한 수소에너지 도입은 매우 바람직한 에너지 생산방식이며 여기에는 비용 하락이 가장 큰 과제이기 때문에 신재생에너지 수소생산방식에 대한 기술적 투자 확대가 필요할 것이다.
더보기The purpose of this research is to estimate the GHG emission mitigation potential and the price compatability of hydrogen energy compared with hydrocarbon energy in 2005-2050 using bottom-up model(MARKAL). The demand of hydrogen energy is 12.191 thousand hydrogen ton, and LNG is the highest source of hydrogen production in 2050. The primary energy consumption will be the range of +14.1% to - 24.9% compared with non-hydrogen scenario in 2050. The greenhouse gas emission is +27.4% to - 29.3% compared with non-hydrogen greenhouse gas emission. Nuclear hydrogen has the highest potential to reduce greenhouse gas emissions by 29.3% in 2050. In terms of energy demand, greenhouse gas emission, system cost, nuclear hydrogen is evaluated as the best option to supply hydrogen energy, and the renewable hydrogen is the second best option in 2050. The shadow price of MARKAL is used to estimate the price comparability of hydrogen energy. The supply cost of nuclear hydrogen should be $0.99/Kg H2 in order to compete with current cheap hydrocarbon energies. The government should invest lots of resources in nuclear hydrogen energy R&D considering the current supply cost of nuclear hydrogen is in the range of S2.5/Kg and S5.0/Kg H2. Hydrogen energy is important resource to transfer the economic system to hydrogen economy from hydrocarbon economy.
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