한국에너지기술평가원 · R&D · seoul
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26년도 에너지기술개발사업 신규연구개발과제 품목개요서 (품목지정) ’ 산업 중분류Ⅰ 관리번호 신재생 수소 품목 중분류Ⅱ 기술 과제유형
혁신도전형 □규제샌드박스 연계형 상용화 수준 효율의 대면적 그린수소 생산을 위한 광전기화학/광촉매 시스템 개발 품목명 시작 단계 〜 종료 단계
1. 개념및개발내용 2026- - - -1 (TRL : [ ] 4 [ ] 6 )
광전기화학 (Photoelectrochemical, PEC)/광촉매 (Photocatalytic, PC) 시스템의 기술 목표치인 태양광 그린수소 생산율=1.2×10-6 kg s-1 m-2 (또는 Solar-to-hydrogen conversion(STH), 15%)을 대면적 모듈 셀(최소 100~1,000 cm2 모듈)에서 유지할 수 있는 PEC/PC 그린수소 생산 기술 개발
본 과제의 그린수소 생산은 태양광을 직접 물에 조사하여 물분해를 통한 수소생산방식으로 분리정제를 포함한 생산 전주기 공정의 탄소배출이 청정수소 기준(<4kgCO2eq/kgH2) 충족 필수
태양광 수소생산율 1-sun에서 단위 면적(m2), 단위 시간(sec) 당 수소 생산량(kg, 1-sun hydrorgen productivity)
핵심목표 대면적 모듈 셀 (최소 100~1,000 cm2 모듈) 에서 태양광 그린수소 생산율 = 1.2×10-6 kg s-1 m-2 (또는 STH = 15%) 기술 개발
소면적 셀에서 태양광 그린수소 생산율=1.6×10-6kg s-1 m-2 (또는 STH=20%) 이상의 성능 달성 기술 개발
대면적 모듈(최소 100~1,000 cm2 이상)에서 태양광 그린수소 생산율=1.2×10-6 kg s-1 m-2 (또는 STH=15%) 이상의 성능 달성 기술 개발
본 대면적 시스템(≥ 5,000 cm2)에서 1,000 시간(필드 태양광 조사, 수소생산 운전시간) 이상 태양광 그린수소 생산 안정성을 확보하는 기술 개발 (1,000 시간 안정성 테스트 후 기존의 70% 이상의 효율 유지)
본 PEC/PC 시스템 상용화를 목표로 그린수소 생산공정 패키지 (Process Package) 수준 설계 도면을 제시하고, 수소 생산단가 경제성 분석 및 태양전지/수전해(PV-EC) 시스템 대비 경제성 비교 분석 연구개발계획서 제출시 다음의 항목의 정량적 목표치 및 상용화 수준 제시 필수
태양광 수소생산율(kg/s·m2), 대면적 모듈 면적(cm2) 및 총 면적(cm2), 수소 생산 가동 시간(h), 수소 가격(원/kg), PV-EC 비교 경제성 분석 결과(건) 수소 생산 플랜트 설계 도면(건) 제시 등
수소 발생 및 전해질 사용 환경에서의 안전성 확보를 위해 가스 분리 구조, 누출 감지 시스템 및 안전 운전 프로토콜 구축 필요
대면적 시스템(≥ 5,000 cm2)의 경우, 실제 자연 태양광 조건에서 현장 테스트 필수
본 연구개발과제는 안전관리형 연구개발과제 로 연구개발계획서 제출시 ‘연구개발 과제별 안전관리계획’을 제출해야 함 (적정성을 검토하여 부적정시 지원 제외함)
위험물질
취급연구개발과제 여부 해당(수소)
공정 설계 시 수소와 산소의 분리 정제공정을 포함한 생산 전 공정에서의 안전성 방안 제출 필수
2. 지원 필요성
(정책적) 2050 탄소중립 실현을 위해 재생에너지 기반 그린수소 생산 기술 확보가 필수적이며, 광전기화학(PEC)/광촉매(PC) 기반 그린수소 생산 기술*은 무탄소 전원 연계 차세대 핵심 기술로서 국가 전략기술 확보 측면에서 중요함
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