건물용 연료전지 활용방안에 관한 연구

Abstract

정부에서는 「재생에너지 3020 이행계획(안)」에 따라 2030년까지 재생에너지 발전비율을 20%로 계획하였고, 주요 재생에너지 발전원은 주로 태양광, 풍력이 중심이며, 연료전지는 궁극적 친환경성 확보를 위한 재생에너지 연계 수소생산의 측면에서 주목해야 할 정책으로 규정하고 있다. 본 논문에서는 에너지 절약, 녹색건축물, 탄소중립, 친환경, Zero Energy Building 및 수소경제의 측면에서 국내외적으로 신에너지 및 재생에너지에 대하여 많은 정책과, 로드맵 및 프로그램 등을 개발하여 국가의 미래 성장동력으로 선점을 위해 각국의 경쟁을 벌이고 있는 연료전지에 대해서 건축물에서 어떻게 활용 가능한가에 대하여 논하고자 하였다. 첫째, 연료전지의 동향 및 정책에 대하여 글로벌시장 전망, 산업 동향, 정책, 수소경제 로드맵, 개발프로그램 등을 파악하였고, 국내의 정책 동향, 수소경제 활성화 로드맵, 탄소중립 추진전략, 수소경제 표준화 전략 로드맵, 수소기술개발 로드맵 및 HPS(Hydrogen Portfolio Standard, 수소발전 의무화 제도)에 대하여 알아보았다. 둘째, 연료전지의 이론적 고찰을 통해, 연료전지의 역사, 발전원리, 연료전지의 시스템 구성, 연료전지의 종류별 특징, 연료전지의 응용 분야별 특징을 알아보고 연료전지의 개선할 과제가 무엇인지 살펴보았다. 셋째, 본 논문의 핵심으로서 건물용 연료전지의 활용방안 Model을 “ESS 활용 Model”, “비상전원설비 활용 Model”, “DR 발전 활용 Model” 및 “친환경 스테이션(수소차+전기차 충전소) 활용 Model” 4가지로 제시하여 각각 필요성 및 추진안을 제시하여 활용 가능성을 타진해 보았다. 마지막으로 본 논문에서 알아보았던 것처럼, 국내외 연료전지 시장은 활성화되고 있었으며, 각국에서는 연료전지의 전망은 아주 밝을 것으로 예견하고 있어, 국가에서는 탄소중립 및 수소경제 활성화를 위해 많은 정책과 Incentive 제도를 통하여 국가의 신성장동력으로 발전시켜야 하고, 학계, 연구계 및 산업계에서는 이러한 국가정책에 대하여 협업하여 국가정책에 충실히 이행하여 좋은 결실이 있을 수 있도록 노력해야 한다고 적극적으로 결론을 피력해 본다. | Under the Renewable Energy 3020 Implementation Plan, the government plans to have a 20% renewable energy generation ratio by 2030, with major renewable energy sources mainly centered on solar and wind power, and fuel cells defined as policies to pay attention in terms of renewable energy-linked hydrogen production to secure ultimate eco-friendliness. In this paper, we developed many policies, road-maps and programs for new and renewable energy at home and abroad in terms of energy conservation, green buildings, carbon neutrality, zero energy building and hydrogen economy, and discussed how fuel cells can be used in buildings. First, we identified global market prospects, industrial trends, policies, hydrogen economy road-maps, development programs, domestic policy trends, hydrogen economy revitalization road-maps, carbon neutralization strategies, hydrogen technology development road-maps and HPS (Hydrogen Portfolio Standard). Second, through theoretical consideration of fuel cells, we looked at the history of fuel cells, power generation principles, system composition of fuel cells, types and features of fuel cells, and application-specific features of fuel cells and looked at the challenges to improve fuel cells. Third, as the core of this paper, we presented four models of utilizing fuel cells for buildings: "ESS utilization model", "emergency power facility utilization model", "DR power generation utilization model", and "eco-friendly station (hydrogen car + electric vehicle charging station) model" to address the need and propulsion. Finally, as we saw in this paper, the domestic and international fuel cell markets were active, and the prospects for fuel cells were very bright, with many policies and incentives to boost the carbon neutrality and hydrogen economy.