부경대 주도 국제 연구팀, 전 세계 태양광 수소 생산 능력·공급망 분석

세계 태양광 발전 잠재력 지도 (출처: Global Solar Atlas)

국내 대학 연구진이 주축이 된 국제 공동연구팀이 전 세계 태양광 기반 수소 생산 잠재력 및 경제성을 분석한 연구 결과를 발표했다.

국립부경대학교는 에너지분석 전문가인 유준 교수와 공간정보분석 전문가인 이양원 교수 연구팀이 그림과 같은 지리정보시스템(GIS) 데이터를 활용하여 지역별 수소 생산 잠재량과 수소 생산 비용을 1km 해상도로 산출하고, 이를 바탕으로 글로벌 수소 무역 경로를 최적화할 수 있는 데이터 기반 모델을 개발했다고 밝혔다.

재생에너지를 활용한 수소 생산은 화석연료를 대체할 수 있는 지속가능한 대안으로, 글로벌 넷제로 경제 달성을 위한 핵심 기술로 주목받고 있다. 그러나 태양광 수소가 전 세계 수소 수요를 충족시킬 수 있는지, 그리고 수요를 효율적으로 충족시키기 위한 최적의 생산 지역이 어디인지 결정하는 것은 큰 도전과제였다.

이번 연구에서 연구팀은 38메가와트(MW) 규모의 태양광 발전소와 12.6MW 전해조로 구성된 단일 시스템 기준으로 지역에 따라 연간 215톤에서 1,829톤까지의 수소를 생산할 수 있음을 확인하였으며, 수소 생산 단가는 2023년 기준 킬로그램당 5.85달러에서 15.25달러 수준이었으나, 기술 발전과 비용 절감을 고려할 경우 2050년에는 최저 2.99달러로 낮아질 것으로 전망하였다. 또한 연구팀은 수소의 유도 제품인 암모니아, 메탄올, 액화수소 등의 생산 및 수출입 비용도 함께 산정하였고, 특정 지역에서는 연간 최대 1만 2천 톤 이상의 이산화탄소 배출을 회피할 수 있는 기후변화 대응 효과도 제시하였다.

유준 교수는 "이번 연구는 태양광 기반 수소 경제의 글로벌 잠재력을 정밀하게 분석한 세계 첫 사례로, 2050년 탄소중립 달성을 위한 태양광 수소의 가능성을 정확히 보여준다"면서, "특히 우리가 개발한 데이터에 기반한 최적화 및 공급망 모델은 각국의 정책 입안자들이 2050년 수소 로드맵을 달성하기 위한 글로벌 무역 경로를 식별하는 데 중요한 의사결정 도구가 될 것"이라고 밝혔다.

이양원 교수는 "고해상도 GIS 데이터를 활용한 이번 연구는 태양광 자원이 풍부한 지역이 글로벌 수소 경제에서 어떤 역할을 할 수 있는지 보여주는 중요한 사례"라며, "후속 연구로 토지 및 수자원 가용성에 관한 GIS 데이터를 통합하여 더욱 정밀하고 상세한 모델의 개발 또한 가능하다"라고 덧붙였다.

이번 연구는 한국연구재단의 중견연구(유형2(글로벌형))사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 성과가 발표된 논문의 제목은 'Comprehensive analysis of solar hydrogen production potential and economics for achieving 2050 carbon neutrality'로 화학공학 분야 권위지 『Chemical Engineering Journal』 7월호에 개제되었다.

정진 기자 peng1@asiae.co.kr