e-메탄올 해상 생산플랜트 Topside 개념연구

Abstract

본 연구에서는 해상 풍력을 이용하여 해상에서 e-메탄올을 생산할 수 있는 e-메탄올 해상 생산플랜트 개발을 위해 Topside(상부)에 대한 개념연구를 수행하였다. 해운 분야에서는 기후 위기로 인해 화석연료가 아닌 친환경 연료의 수요가 증가하고 있다. 여러 친환경 연료 중 탄소 중립이 가능하고 당장 적용이 가능한 청정 메탄올이 많은 관심을 받고 있다. 청정 메탄올에는 바이오를 이용하여 생산되는 바이오 메탄올과 재생에너지를 이용하여 생산되는 e-메탄올이 있 다. 바이오 메탄올의 경우, e-메탄올에 비해 상대적으로 저렴하지만, 바이오 공급의 한계로 인 해 대량 공급이 어렵다. e-메탄올의 경우 상대적으로 비싸지만, 재생에너지를 기반으로 하여 대량 공급이 가능하다. e-메탄올의 이러한 장점으로 인해 e-메탄올에 대한 수요가 급증할 것 으로 예상된다. e-메탄올의 생산을 위해서는 재생에너지가 필요하며 필요한 재생에너지원들 중 (성장 잠재력이 큰) 해상 풍력을 이용한 e-메탄올의 생산이 최근 많은 관심을 받고 있다. 해상 풍력을 이용하여 해상에서 e-메탄올을 생산하기 위해서는 e-메탄올 해상 생산플랜트가 개발되어야 한다. 본 연구에서는 e-메탄올 해상 생산플랜트의 개발을 위해 e-메탄올 해상 생 산플랜트의 Topside(상부)에 대한 개념연구를 수행하였다. 개념연구를 위해 요구되는 기능을 분석하고, 기능을 수행할 수 있는 시스템들을 제시하였다. 그리고 여러 시스템 구성안들 제시 하고 비교하여 적합한 최적의 시스템 구성안과 용량을 선정하였다. e-메탄올 해상 생산플랜트 Topside에 요구되는 기능은 간헐적인 전력을 필요한 곳에 안정적으로 분배하는 기능, 해수를 담수하는 기능, 담수된 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 기능, 생산된 수소를 CO2와 함께 합성하여 e-메탄올을 생산하는 기능, 생산된 e-메탄올을 저장하고, 원료로 활용되는 CO2를 저 장하는 기능, 메탄올과 CO2를 해상에서 하역하는 기능, 각종 유틸리티를 공급하는 기능 등 여러 기능이 요구된다. 이러한 기능을 위해 전력 시스템, 담수 시스템, 수전해 시스템, e-메탄올 합성 시스템, e-메탄올 및 CO2 저장 시스템, 하역 시스템, 유틸리디 시스템 등으로 구성된다. 그리고 간헐적인 전력을 이용하여 안정적으로 e-메탄올을 생산하기 위한 ESS 등도 제시하였다. 몇 가지 시스템 구성안들을 제시하고, 제시된 시스템들의 구성안 및 시스템들의 용량에 따른 생산량, 플랜트 안정성 (전체 스템이 Stop되는 건수), Footprint 등을 비교하였다. 비교를 통해 적합한 최적의 시스템 구성안과 용량을 선정하였다. 본 연구를 통해 도출된 시스템 구성안 과 용량을 바탕으로 각각의 시스템별로 설계를 수행한 후 통합할 예정이며, 이를 바탕으로 비용 분석 및 위험도 평가를 수행할 예정이다.