국내 연구진이 재생에너지의 변동성을 보완하기 위해 활용하는 그린수소 시스템의 효과성을 입증하는데 성공했다.

한국에너지기술연구원 에너지AI·계산과학실 박정호 박사 연구진은 최근 잉여에너지의 에너지 변환과 저장에 용이한 그린수소가 태양광, 풍력을 조합한 재생에너지 전력망의 변동성 극복에 가장 효과적이라는 결과를 도출했다.

연구진은 재생에너지 전력망에 필요한 그린수소 시스템의 최적 규모를 도출하고 효용성을 검증할 수 있는 모델을 개발했다. 이 모델은 태양광, 풍력의 전기 생산량이 전체의 20%를 차지하는 제주도의 기상 데이터와 전력수요 데이터를 기반으로 하고 있어 2030년 신재생에너지 발전 비중 21.6% 목표에 발맞춘 그린수소 시스템의 최적 규모를 도출할 수 있다.

개발된 모델에 풍속, 일사량, 기온 등의 기상 데이터를 입력하면 시간당 전력 생산량이 계산되고 실제 전력수요 데이터와 비교된다. 이를 통해 전력 수급의 적정성을 확인하고 과다 또는 과소 전력일 경우 그린수소 시스템, 배터리를 적용해 최적의 시스템 균등화발전단가(sLCOE)와 전력 공급 손실 확률(LPSP)을 계산한다. 이를 통해 그린수소, 배터리 시스템의 규모에 따른 각각의 경제성, 안정성을 파악할 수 있어 최적의 규모 예측이 가능하다.

모델을 활용한 시뮬레이션 결과 태양광을 단독으로 활용할 때는 배터리, 풍력만 활용할 때는 그린수소가 가장 효과적인 변동성 극복 방안으로 도출됐다. 하지만 태양광과 풍력을 균등하게 조합할 경우에는 그린수소를 활용할 때 가장 높은 경제성을 보이고 전력 공급의 손실도 가장 낮다는 것을 확인했다. 이는 태양광 중심에서 태양광과 풍력의 조화로운 보급을 추진하는 정책방향과 일치해 재생에너지 전환 전략을 수립하는 기초자료로 활용될 수 있다.

주저자인 박정호 박사는 “이번 연구는 재생에너지 확대에 따른 전력망 불안정성과 출력제한 문제를 그린수소로 해결하는 효과를 검증하는데 의미가 있다”고 말했다. 아울러 “지역별 특성, 상황에 맞는 최적의 에너지 변환, 저장 장치 시스템을 설계하고 이를 통해 정부, 기업이 그린수소 관련 전략을 수립하는데 통찰력을 제공함은 물론 합리적 의사결정에 도움이 될 것”이라고 밝혔다.