부유식 일체형 해상풍력 기반 해양그린수소 생산시스템 기본설계

Abstract

본 연구에서는 부유식 일체형 해상풍력 기반의 해양그린수소 생산시스템의 기본설계를 수행하였다. 최근 세계 각국은 화석연료 중심의 탄소 경제에서 그린수소 중심의 수소 경제로 탈탄소화를 위해 육상과 해상에서 그린수소를 생산하기 위한 시스템을 개발 중이며, 해양그린수소는 풍력과 파력 등 양질의 에너지자원과 육상에 비해 공간적인 제약사항이 적어 특히 많은 연구가 진행 중이다. 우리 연구소는 지난 연구에서 15MW급 해상풍력 부유식 플랫폼과 일체형으로 설치되는 그린수소 생산시스템의 개념설계를 완료하였으며, 부유식 일체형 해양그 린수소 생산시스템 플랫폼의 안정성 검토를 진행하였다. 이에 본 연구에서는 15MW급의 풍력 발전용 터빈 연계 수전설비의 안정성, 사이트의 운영 전력과 독립계통 특성으로 인한 부조 시간 대응, 해외의 해상풍력 발전 사례 분석을 통한 풍력 발전 이용률 등을 고려하여 풍력 발전 연계 수변전 시스템, 변동성 제어를 위한 ESS 시스템, 이를 활용한 사이트 운영 전력 공급 전력망, 독립 계통 전력 변환 시스템, 발전된 전력을 활용한 수소 생산시스템 과 유틸리티의 재설계를 하였다. 일일 풍력 발전 이용률과 수전해 운전률 변동에 따라 수전해 시스템의 최대 평균 운전률 및 부조 대응 시간을 재계산하여 최적화를 진행하였으며, 그 결과 수전설비와 전력 변환 장치, 수전해 및 유틸리티 장치의 구성 설비 용량을 재산정하였다. 차후 재산정된 시스템 설비의 수량/크기와 각 설비 간 연결을 위한 전력/통신/배관 최적 파이프라인, 수소법/전기 및 소방법/고압가스법 등을 고려하여 시스템의 배치 설계를 진행할 계획이다.