DBPIA-NURIMEDIA

Size: px

Start display at page:

Download "DBPIA-NURIMEDIA"

인경 형
6 years ago
Views:

1 New & Renewable Energy Vol. 13, No. 1 ISSN [ PV-008] 태양광활용광전기화학적인공광합성일산화탄소생산의경제성평가 김진현 1) ㆍ민병권 1),2) ㆍ조용성 1)* Economic Evaluation of Photoelectrochemical Carbon Monoxide Production Jin Hyun Kim 1) ㆍ Byoung Koun Min 1),2) ㆍ Yongsung Cho 1)* Received 20 January 2017 Revised 13 March 2017 Accepted 14 March 2017 ABSTRACT Because of the widespread demand for a low-carbon society, the necessity of renewable energy is one of the most promising solutions for the future. In keeping pace with other environmental-friendly technologies, artificial photosynthesis is one of the latest technologies that produces chemical fuel and various energy sources without pollution. Because artificial photosynthesis uses carbon dioxide to produce chemical fuels, it has been evaluated as a promising core technology that may also provide a solution for climate change. In this study, artificial photosynthesis with a photoelectrochemical cell was designed and economic analysis on carbon monoxide and oxygen production was performed. In addition, a sensitivity evaluation was performed on the change in discount rate, benefit, and cost. The results showed that with a 10% efficiency rate and 5% discount rate on an artificial photosynthesis device, the artificial photosynthesis device generates trillion Won of NPV. Therefore, the artificial photosynthesis device has high economic potential. As the efficiency of the device was changed to 10%, 13%, and 15%, the amount of carbon dioxide used for the reaction increased to as much as 24,309ton, 29,200ton and 36,500ton, respectively. This indicates that the artificial photosynthesis device also has a carbon dioxide reduction effect. Key words Artificial Photosynthesis( 인공광합성 ), Photoelectrochemical cell( 광전기화학전지 ), Carbon monoxide( 일산화탄소 ) Economic evaluation( 경제성평가 ) 1. 서론 최근전세계적으로화석연료의고갈이라는우려와함께기후변화대응에대한중요성이높아지고있다. 화석연료의과다한사용은지구온난화를야기하였고, 기존의화석 1) GreenSchool, Graduate School of Energy and Environment, Korea University 2) Clean Energy Research Center, Korea Institute of Science and Technology *Corresponding author: yscho@korea.ac.kr Tel: Fax: 연료를대체하여사용할수있는에너지원에대한연구가활발히진행되고있다. 이에따라화석연료의대안으로신재생에너지가주목받고있으며, 그중태양에너지는대표적인재생에너지원으로주목받고있다. 태양에너지는대기오염물질배출이없는친환경적인에너지원이며기술력만확보한다면무한하게에너지를공급할수있는장점을가지고있다. 태양에너지는인류가사용할수있는형태의에너지로전환이필요하며, 이와관련하여가장많이알려진방법은태양전지를이용하여전기에너지로의전환을통해전력으로사용하는것이다. 하지만이방법은기존에너지 Copyright c2017 by the New & Renewable Energy This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

태양광활용광전기화학적인공광합성일산화탄소생산의경제성평가 원에비해효율성이낮다는단점을갖고있다. 또한전력의생산만으로는인류가필요로하는에너지를모두충족할수없으며, 생산후저장및송배전시손실등다양한문제점이있다. 이와같은단점을보완하기위해서태양광을전기에너지로의전환이아닌지구상풍부한이산화탄소를물과함께활용하여연료나화학원료형태의고부가가치화합물을생산하는방법인인공광합성기술이주목받고있다.

2 태양광활용광전기화학적인공광합성일산화탄소생산의경제성평가 원에비해효율성이낮다는단점을갖고있다. 또한전력의생산만으로는인류가필요로하는에너지를모두충족할수없으며, 생산후저장및송배전시손실등다양한문제점이있다. 이와같은단점을보완하기위해서태양광을전기에너지로의전환이아닌지구상풍부한이산화탄소를물과함께활용하여연료나화학원료형태의고부가가치화합물을생산하는방법인인공광합성기술이주목받고있다. 인공광합성은기존에배출가스였던이산화탄소를원료로사용하여인류에게필요한화합물을생산하는기술이다. 이는저탄소사회로전환하는현재의기류와상응하며기후변화대응이라는인류가직면한과제를해결할수있는핵심기술이라고할수있다. [1] 2. 광전기화학적인공광합성기술인공광합성이란자연계식물들이일으키는에너지변환과정을모방하여태양빛, 이산화탄소및물을이용하여수소, 탄소그리고산소로구성되는화학물질을생산하는기술로정의된다. 인공광합성은인류에게필요한화학연료및원료를생성하는방법으로현재전세계적으로효율성을높이기위한연구가활발하게진행되고있다. 그중가장효율적이며생성된물질의분리 저장을용이하게할수 있는광전기화학적인공광합성기술이주목받고있다. [1] 이기술은태양전지기술발전과더불어효율향상이함께이루어진다는장점을갖고있으며, 다른기술들에비해상용화에가장근접한기술로서평가되어최근관련연구가활발하게이루어지고있다. 광전기화학적인공광합성기술이란, 태양광을흡수하여전자 정공쌍을만드는물질및산화, 환원반응의촉매역할을하는물질등이전극형태로구성되어전기화학적원리에의해작동되는방법을통칭한다. Fig. 1의개념도에서보듯이태양광을흡수하여전자 정공쌍을생성하기위해서는산화및환원전극중적어도하나는빛을흡수할수있는광전극으로이루어져야한다. 또한산화및환원전극모두각각반응의과전압을최소화하기위해촉매특성을지녀야한다. 산화및환원전극에서생산된화학종들이반대전극의반응에참여하는것을방지하고생성물의분리를원활하게하기위해분리막이필요하다. 태양빛을받아물분해과정에의해생성된수소이온은환원전극으로이동하며수소이온이직접적인환원이일어나게되면수소기체가생성된다. 그리고물속에용해되어있는이산화탄소가수소이온과의경쟁환원반응을통해개미산, 일산화탄소, 메탄, 메탄올, 에틸렌등다양한화학적합성물이생성된다. 어떠한물질이생성되는가는각각반응선택도가다른촉매들의 Fig. 1. 광전기화학적인공광합성개념도 ([2] 의내용을재구성 ) Vol.13, No.1 65

3 김진현ㆍ민병권ㆍ조용성 특성에따라달라지기때문에어떤촉매를적용하느냐가인공광합성에중요한영향을미치게된다. [2] 전세계적으로촉매에대한많은연구가이루어진결과, 이산화탄소의환원반응에따른생성물질및해당촉매는 Table 1과같이정리할수있다. Table 1에서보듯이첫번째그룹에서는주로일산화탄소를생산해내고두번째그룹에서는 HCOO- 를생성한다. 두그룹의이산화탄소환원과정모두비교적간단한 2전자반응으로금속의종류에따라높은선택성을보이는경우가많다. 세번째그룹의경우이산화탄소의환원보다는수소생성에높은활성을보인다. 마지막으로구리 (Cu) 는메탄, 에틸렌, 에탄올등탄화수소를생성한다. 탄화수소란탄소, 산소, 수소등의원소로이루어져있는화합물을통틀어지칭하는말이다. [1] 통상적으로일산화탄소를생성하는데는금촉매가가장효과적이라고알려져있다. 하지만비싼가격으로인해가격대비생성물질의경제성이낮다는한계점이있었다. 최근연구결과은 (Ag) 나노입자를탄소담지체 ( 카본페이퍼 ) 에직접성장시켜, 이산화탄소를일산화탄소로전환시키는고효율저비용촉매가새롭게개발되었다. 기존은 (Ag) 촉매의단점이었던낮은효율이개선되었고, 기존의장점이었던저렴한가격 ( 금촉매가격의 1/65 수준 ) 이더해졌다. 특히은나노구조화를통해기존금촉매성능의 90% 이상수준까지보고가되고있어, 인공광합성의주요촉매로서주목을받고있다. [3,4] 하지만인공광합성의중요성, 가까운시일내의상용화가능성등에도불구하고인공광합성시스템을대상으로한경제성분석연구는소수에그치고있다. 김봉진, 김종욱 (2008) 은광생물학적광합성방법으로수소생산을하는시스템의경제성평가를진행하였다. 수명주기 (life cycle) 에기초한비용분석방법을사용해서수소 제조가격을산출하였다. [5] 동연구에서는수명주기방법을사용하여산출한수소제조비용을대리변수로하여광전기화학적수소생산시스템의경제성을평가하였다. [6] 한편김봉진, 김종욱 (2010a) 은광전기화학적인공광합성수소생산시스템중 Immersing Type 의수소제조비용을산출하였다. 그외김봉진, 김종욱 (2010b) 은태양전지를이용한 Window Type 광전기화학수소생산의경제성을평가하였다. [7] 세논문모두아직까지기존수소생산시스템의경제성과비교해서부족한것으로분석되었으며, 이후개선점으로시스템의변환효율, 시스템지속시간그리고초기투자비를꼽았다. 본논문은기존연구와달리일산화탄소의생산과부수적으로생성되는순산소를생산물의기준으로설정하였고, 대용량의태양광단지수준의시스템단지를대상으로경제성을분석하였다. 3. 인공광합성디바이스의경제성평가본논문에서는효율이개선된은촉매를활용하여일산화탄소, 순산소등을생성하는인공광합성디바이스를가정한후경제성을평가하였다. 인공광합성디바이스의경제성을평가하기위해서는초기투자비, 연간판매수입, 연간운영비, 잔존가치, 시스템수명, 할인율, 시스템효율등다양한요소들을고려해야한다. 아래의 Fig. 2는경제성분석의기본적인현금흐름을나타낸다. Table 1. 각금속별이산화탄소환원물질표 [1] 촉매금속 주생성물 Au, Ag, Zn 일산화탄소 Pb, Hg, In, Sn, Cd, Ti, Bi HCOO- Pt, Ni, Fe, Ti H2 Cu Hydrocarbon Fig. 2. 경제성분석의현금흐름도 ([7] 의내용을재구성 ) 66 신재생에너지

태양광활용광전기화학적인공광합성일산화탄소생산의경제성평가 3.1 경제성분석의기본전제새롭게디자인하는디바이스의크기는가로 1.5m, 세로 1m 정도의크기로디자인하였다. 태양광발전패널과비슷한크기다. 아래 Fig. 3은실제인공광합성디바이스의모습이며, Fig. 4는해당디바이스의개략도다. 현재은나노입자를활용한광전기화학적인공광합성기술의목적은일산화탄소를생산하는데있다.

해당디바이스의구성요소는광전극, 산화전극, 환원전극, 분리막, 프레임으로구성되며, 각구성요소의재료는다결정 Si 태양전지모듈, 나노구조스테인레스스틸, 은나노입자 / 카본페이퍼, 나피온멤브레인, 폴리카보네이트프레임으로구성된다. 구성요소와그재료에대한내용은 Table 2와

4 태양광활용광전기화학적인공광합성일산화탄소생산의경제성평가 3.1 경제성분석의기본전제새롭게디자인하는디바이스의크기는가로 1.5m, 세로 1m 정도의크기로디자인하였다. 태양광발전패널과비슷한크기다. 아래 Fig. 3은실제인공광합성디바이스의모습이며, Fig. 4는해당디바이스의개략도다. 현재은나노입자를활용한광전기화학적인공광합성기술의목적은일산화탄소를생산하는데있다. 일산화탄소를생산하면서부수적으로순산소가함께생성되는디바이스형태다. 현재디바이스크기 1.5m 2, 디바이스효율 ( 태양광 -일산화탄소전환효율 ) 10%, 하루운전시간 3.6시간을가 정하여계산했을때, 일산화탄소는하루에 212g이생산되며, 순산소는하루에 84.7L가생산된다. 해당디바이스의구성요소는광전극, 산화전극, 환원전극, 분리막, 프레임으로구성되며, 각구성요소의재료는다결정 Si 태양전지모듈, 나노구조스테인레스스틸, 은나노입자 / 카본페이퍼, 나피온멤브레인, 폴리카보네이트프레임으로구성된다. 구성요소와그재료에대한내용은 Table 2와같다. Table 2. 각금속별이산화탄소환원물질표구성요소재료광전극다결정 Si 태양전지모듈산화전극나노구조스테인레스스틸 (STS) 환원전극은나노입자 / 카본페이퍼분리막나피온멤브레인프레임폴리카보네이트 Fig. 3. 인공광합성디바이스 본논문에서는촉매성능을향상시키기위해나노구조화되어있는 STS 및은나노입자전극을실제디바이스에는적용하지만, 본경제성분석에서는나노구조화공정비용요소는생략하고소재에대한측면만고려하였다. 태양전지모듈은태양빛을흡수하여일산화탄소를생성하는산화- 환원과정의시작점역할을한다. 폴리카보네이트프레임과 STS304는기본적인디바이스의외각구성을담당하는지지체역할을하며, 은나노입자는이산화탄소를일산화탄소로환원시키는특성을가진촉매로서역할을한다. 카본페이퍼는은나노입자를고정하는담지체의역할을하고, 나피온은산화전극과환원전극에서서로각자의반응이섞임없이잘일어나도록분리막역할을한다. 앞서제시한인공광합성디바이스의경제성을평가하기위해순현재가치법 (Net Present Value; NPV) 을사용하였다. NPV 방법은어떤사업의가치를나타내는척도중하나로서, 최초의투자를시작한이래로사업이끝나는시기까지의연도별순편익 ( 편익에서비용을뺀값 ) 의흐름을일정한할인율을적용하여현재가치로환산한것이다. 이현재가치로환산한매년의가치를모두합한값이총순현재가치이며이값이 0 보다클경우경제성이있는사업이라고판단한다. Fig. 4. 인공광합성디바이스의개략도 Vol.13, No.1 67

5 김진현ㆍ민병권ㆍ조용성 t : 현금흐름의기간 N: 사업의전체기간 r : 할인율 C t : 시간 t 에서의순현금흐름 C o: 투하자본 ( 투자액 ) C t 는해당기간에서발생한편익에서비용을차감한순편익을나타낸다. 사업의전체기간 (N) 동안할인율 (r) 을적용하여사업의타당성여부를결정한다. 3.2 분석자료 본논문에서는새로운인공광합성디바이스를대상으로하여경제성평가를수행하였다. 구성요소별조건은다음과같다. 해당디바이스를제작하기위해서꼭필요한필수구성요소는, 3.1절에서설명한대로은나노입자 / 카본페이퍼, STS304, 태양전지모듈, 폴리카보네이트프레임, 나피온여섯가지다. 아래 Table 3은 1개디바이스제작시필요한각구성요소별필요량과금액을나타낸다. 산화- 환원반응을일으키도록태양빛을흡수하는태양광패널은 1m 1.5m 크기로서광전극으로는실리콘전극을사용하는것으로가정하였다. 가격은현재시장에서통용되고있는가격인 137,500 원으로책정하였다. 반응촉매로는일산화탄소를생산하는촉매인은나노입자를사용하였다. 원래는금촉매가가장효율이좋다고알려져있지만, 은나노입자를탄소담지체에직접성장시켜, 이산화탄소를일산화탄소로전환시키는고효율저비용촉매가새 Table 3. 디바이스제작에필요한구성요소별가격과필요량 (1 대기준 ) 구성요소 필요량 가격 은나노입자 1.00g $ 4.02 카본페이퍼 1m 1.5m 1,640,000 원 나피온 1m 1.5m 1,600,000 원 폴리카보네이트프레임 1m 1.5m 16,500 원 STS304 1m 1.5m 14,200 원 태양광패널 1개 137,500 원 디바이스생산가격 3,412,670 원 / 대 롭게개발되었으므로해당기술을적용시켰다. 해당기술을적용하여디바이스 1대를만드는데필요한은의양은 1.00g이며 [4] 가격은 $4.02 로책정하였다. 또한은나노입자의담지체역할을하는카본페이퍼의가격은 1,640,000원으로책정하였다. 인공광합성디바이스의지지체역할을하는폴리카보네이트프레임과 STS304의경우, 1m 1.5m의크기로제작하는것을기준으로하였으며, 각요소의가격은 1개당각각 16,500 원, 14,200 원으로조사되었다. 산화- 환원전극사이에서각각의반응을용이하도록도와주는멤브레인 (membrane) 은나피온을사용하였으며가격은 1,600,000원으로책정하였다. 요소별가격책정은모두각요소별판매사와의전화인터뷰로진행하였으며, 더정확한정보가필요한경우견적서를요청하여산정하였다. 아직까지인공광합성을대규모로건설한다는가정하에경제성을평가한연구는존재하지않는다. 본논문에서는이런상황을감안하여국내 3MW 용량의대용량태양광발전단지에인공광합성디바이스로대체 설치하는것으로가정하였다. 즉, 35,000m 2 규모의유휴부지에 10,000 개의인공광합성디바이스를설치한다는것을가정하였다. 이에대한설비설치비용은김봉진, 김종욱 (2008) 의가정을참고하여패널의 10,000개생산요소비용의 15% 를가정하였다. 연간운영비용은부경진 (2006) 의연구에서가정한태양광발전단지책정비용을고려하여 10,000 개의생산요소비용과설비 Table 4. 경제성분석가정 시스템효율 10%, 13%, 15% 할인율 3%, 5%, 7% 경제성분석방법 NPV 사업기간 20년 설비내구년수 20년 디바이스크기 가로1.5m 세로1.0m 패널설치수 10,000개 Benefit 일산화탄소, 순산소, 이산화탄소 1. 디바이스생성에필요한물질요소 Cost 2. 시공비용 : 요소투자비용의 15% 가정 3. 운영비용 : 직접투자비용의 1% 가정과 membrane 의교체가격 68 신재생에너지

6 태양광활용광전기화학적인공광합성일산화탄소생산의경제성평가 설치비용을합한총초기투자비용의 1% 로가정하였다. [8] 할인율은 5% 를기준으로 3% 와 7% 까지민감도분석을진행하였으며, 디바이스의효율도현재 10% 를기준으로앞으로효율이개선되었을때를가정하고 13% 와 15% 일때의변화까지책정하였다. 또한시스템의용량을기본가정인 10,000개패널설치에서각각 50%, 30% 로줄인규모의 NPV분석도함께진행하여, 비교적소규모의단지에서의경제성도함께분석하였다. 경제성분석을위한인공광합성디바이스의편익 (Benefit) 으로는해당디바이스에서생성되는일산화탄소와순산소, 그리고이산화탄소를포함시켰다. 기존의다른경제성평가에서는이산화탄소는배출가스로간주하여비용으로처리하였다. 본연구에서는기존연구와달리인공광합성디바이스는이산화탄소를연료로사용하여일산화탄소와순산소를생산하는 system 이라는점을감안하여탄소감축효과가발생하는또다른편익으로고려하였다. 일산화탄소판매수익, 순산소판매수익, 그리고이산화탄소감축량을화폐가치로환산하였다. 판매가격의경우, 일산화탄소는 132만원 /ton [10], 순산소의가격은 375원 /L [11], 그리고이산화탄소감축에따른편익은현재탄소배출권거래가격인톤당 19,000원을적용하였다. 단이산화탄소감축량은인공광합성디바이스의반응에서만쓰인양을기준으로분석하였다. 현재기준효율 10%, 하루일조시간을 3.6시간기준으로계산했을때, 일산화탄소와순산소는각각 212g/day, 84.7L/day가생산되며, 이를위해소비되는이산화탄소의양은 333g/day로측정되었다. 편익으로책정된요소들의가격및생산, 소비량에대한정보는 Table 5와같다. 3.3 경제성분석결과 현재기술력인 10% 효율과 5% 의할인율을적용했을 Table 5. 편익요소들의단위가격및생산량 이산화탄소일산화탄소순산소 감축량 : 333g/day 가격 : 17,000 원 /ton 생산량 : 212g/day 가격 : 132 만원 /ton 생산량 : 84.7L/day 가격 : 375 원 /L 때, 일산화탄소를생산하는인공광합성기술의경제성분석을진행하였다. 10,000 개의패널생산비용은약 341억원으로추산되었다. 이에따라설비설치비용은 341억의 15% 인약 51억원으로가정하였다. 기타운영비용은패널생산비용과설비설치비용을합친직접투자비용의 1% 인약 3억원으로책정되었다. 기타운영비용에는분리막의교체비용과설비의보수비용등이포함된다. 총초기투자비용은약 395억원이고, 매년발생되는운영, 유지비용은약 3억원으로책정되었다. 3.2절에서언급한내용을바탕으로 1년간의편익을추정해보았을때, 이산화탄소감축효과의화폐적가치는약 2.3천만원, 일산화탄소생산에따른수익은약 10억원그리고순산소생산에따른수익의크기는약 1,159억원으로추산되었다. 이에따라연간총편익은약 1,169억원으로추정되었다. 위에기술한내용을적용하여할인율 5% 로사업기간 20 년의경제성의값을 NPV로구하면 14,140억원이도출된다. 즉, 20년간의 NPV가 0 보다크기때문에경제성이있다는것을알수있다. 또한, 이산화탄소를연료로사용하는것은자연스럽게배출가스인이산화탄소를감축한다는것을의미한다. 사업기간인 20년동안인공광합성디바이스를사용할경우이산화탄소감축량은총 24,309ton 으로추정되었다. 3.4 민감도분석결과인공광합성일산화탄소생산디바이스에영향을줄수있는주요요인은해당디바이스의효율성과할인율이다. 본논문에서는인공광합성기술의발전을고려하여효율성이 13%, 15% 로상승하는조건과할인율이 3% 로낮아졌을때혹은 7% 로상승했을때의조건을적용하여 NPV값이어떻 Table 6. 편익및비용의산정사업기간의총비용패널생산비용설비설치비용매년운영비용 341억원 51 억원 3.3 억원 / 년사업기간의총편익이산화탄소일산화탄소순산소 2.3 천만원 / 년 10 억원 / 년 1,159 억원 / 년 Vol.13, No.1 69

7 김진현ㆍ민병권ㆍ조용성 Table 7. 효율변화에의한편익의변화 이산화탄소감축량 일산화탄소생산량 순산소생산량 효율 10% 333g/day 212g/day 84.7L/day 효율 13% 400g/day 276g/day 110.1L/day 효율 15% 500g/day 318g/day 127L/day Table 9. 설비용량을감축했을때의 NPV 변화 설비용량 민감도변화 (NPV) 할인율 3% 5% 7% 30% 감축 5,086 억원 4,241 억원 3,588 억원 50% 감축 8,476억원 7,068억원 5,979억원 Table 8. 민감도분석별과 민감도변화 (NPV) 효율 10% 13% 15% 3% 16,958억원 22,177 억원 25,649 억원 할인률 5% 14,140 억원 18,512 억원 21,421 억원 7% 11,961 억원 15,678 억원 18,150 억원 이산화탄소감축량 24,309ton 29,200ton 36,500ton 하였다. 설비용량을 30% 로감축하였을때의 NPV 값은할인율 3%, 5%, 7% 일때각각 5,086억원, 4,241억원, 3,588억원으로분석되었다. 또한 50% 로감축하였을때의 NPV 값은 8,476억원, 7,068 억원, 5,979 억원으로분석되었다. 비교적소규모의설비용량에서도 NPV 값이양으로나온것으로분석되어경제성이있는것으로확인되었다. 게변화하는지살펴보았다. 또한설비용량을 50% 와 30% 로각각줄인소규모로분석한 NPV값의변화도살펴보았다. 효율성의변화에따른이산화탄소감축량, 일산화탄소생산량및순산소의생산량변화는 Table 8에타나나있다. Table 8에나타나있듯이현재실험실규모의수준 ( 효율 10%) 에서할인율이 3% 로낮아진경우 NPV 값이약 16,958 억원으로증가하였고, 할인율이 7% 로올라간경우에는약 11,961억원으로감소될것으로추정되었다. 또한효율성이 13% 로증가할경우, 할인율 5% 로분석한값도효율성이 10% 일때보다약 1,554억원상승한약 18,512억원으로추정되었다. 반면효율성이 13% 로상승한상황에서할인율이 3% 와 7% 로변화한경우, 각각약 22,177 억원과약 15,678 억원으로추정되었다. 효율성이 15% 로상승한경우, 할인율이 3% 일때의 NPV값은약 25,649억원으로추정되었고, 5% 일때는 21,421억원, 그리고 7% 로상승한경우에는 18,150억원으로추산되었다. 한편디바이스의효율변화에따라감축되는이산화탄소의양도변화했다. 기준효율 10% 에서는 24,309ton이감축되었으며, 효율이 13%, 15% 로상승한이후에는각각 29,200ton, 36,500ton 까지이산화탄소감축효과가상승한것으로산정되었다. 기존의 10,000개패널을설치한다는가정에서 50% 와 30% 로각각설비용량을감축했을때의 npv값은아래 Table 9에정리하였다. 효율은현재수준인 10% 를기준으로분석 4. 결론본논문에서는태양광을이용한일산화탄소생산인공광합성디바이스를새롭게디자인하여경제성평가를수행하였다. 새롭게은나노촉매를개발한연구진과의미팅을통해효율별일산화탄소, 순산소의생산량과이산화탄소감축량을산정하였으며, 이를기초로하여 NPV평가방법에시장에서의가격을도입해해당시스템의경제성을평가하였다. 새롭게디자인한인공광합성디바이스는효율 10%, 할인율 5% 의일반적인조건에서 14,140억원의 NPV값을가지고, 24,309ton의이산화탄소감축효과를보이는것으로산정되었다. 가장낙관적인예상수치인효율 15%, 할인율 3% 의조건에서는 25,649 억원의 NPV값을가지며, 이산화탄소감축량은 36,500ton을나타냈다. 가장보수적인조건인효율 10%, 할인율 7% 에서는 11,961 억원의 NPV 값을가지며낙관적인조건의시나리오와큰차이를보였다. 하지만가장보수적인시나리오에서조차도큰 NPV 값을가지며, 이산화탄소감축효과도있는것으로확인되었다. 또한설비용량을 30% 로감축하였을때의 NPV값은할인율 3%, 5%, 7% 일때각각 5,086억원, 4,241억원, 3,588 억원으로분석되었다. 또한 50% 로감축하였을때의 NPV 값은 8,476억원, 7,068 억원, 5,979억원으로분석되었다. 기존의설비용량보다작은설비용량에서도경제성이확보 70 신재생에너지

8 태양광활용광전기화학적인공광합성일산화탄소생산의경제성평가 되는것으로분석되었다. 현재인공광합성의개발은주로수소생산에만국한되어있었다. 하지만산업계전반적으로사용가능하고, 또한전환하여인간에게필요한에너지로도활용가능한일산화탄소를생산하는방법을활용하는것도충분히경제성이있는것을확인하였다. 현재투자비에서가장큰부분을차지하는나피온을대체할수있는 membrane 의개발과새로개발된일산화탄소를생산하는은나노촉매의보급, 그리고이를위한정책적지원책이함께발전해야인공광합성의빠른보급이이루어질것으로사료된다. 감사의글본논문은 KU-KIST 스쿨운영지원사업의지원을받아수행된연구임. References [1] 민병권, 황윤정, 박현서, 2016, 광전기화학적인공광합성촉매기술, NICE(News & Information for Chemical Engineers), 한국화학공학회, 34권 2호, pp [2] 황윤정, 민병권, 정광덕, 2013, 기획특집 : 에너지하베스 팅 ; 인공광합성, 공업화학전망, 16권 4호, pp [3] 한국과학기술연구원 KIST 홍보팀, 2015, 이산화탄소자원화를위한고효율은나노촉매개발, KIST 보도자료. [4] Cheonghee Kim, Hyo Sang Jeon, Taedaehyeong Eom, Michael Shincheon Jee, Hyungjun Kim, Cythia M. Friend, Byoung Koun Min, and Yun Jeong Hwang, 2015, Achieving Selective and Efficient Electrocatalytic Activity for CO2 Reduction Using Immobilized Silver Nanoparticles, J. Am. Chem. Soc, 137 (43), pp [5] 김봉진, 김종욱, 2008, 국내광생물학적수소생산의경제성평가, 한국수소및신에너지학회논문집, 19권 4호, pp [6] 김봉진, 김종욱, 2010a, 국내광전기화학수소생산의경제성평가, 한국수소및신에너지학회논문집, 21권 1호, pp [7] 김봉진, 김종욱, 2010b, 태양전지를이용한국내 Window Type 광전기화학수소생산의경제성평가, 한국수소및신에너지학회논문집, 21권 6호, pp [8] 부경진, 2006, 태양광발전시스템의경제성분석, 신재생에너지전문가연수교육발표자료, 에너지관리공단신재생에너지센터. [9] 녹색기술센터, 2015, 이산화탄소를활용한 21세기연금술, 인공광합성, Green Tech Horizon, 6호, p. 12. [10] ( 사 ) 한국물가협회, Vol.13, No.1 71

지역온천수의농업활용타당성연구

2011-43 지역온천수의농업활용타당성연구 차례 표차례 그림차례 요약, 40%. i 1 제 1 장서론,, FTA.,.. 1990 25,000ha 2010 52,000ha. 1990 7,800 4.3% 2009 11. 52,000ha 13,000ha 25% 95%. 지역온천수의농업활용타당성연구 30~50% 20%, 14~15%, 10%.,.,. 1 7,500,