| 초록 |
온실가스 배출 증가에 따른 문제를 해결하기 위해 재생가능한 에너지를 이용해 수소를 생산하는 power-to-gas 공정에 관심이 커지고 있다. 하지만 재생가능한 에너지는 예측이 어려워 불확실성이 높기 때문에 안정적으로 운전되는 공정을 설계하기 위해서는 그 분포를 고려해주어야 한다. 재생가능한 에너지 분포에 따른 power-to-gas 공정의 최적 설계의 경향성을 분석하기 위해 태양광과 풍력을 이용한 공정을 대상으로 공정의 최적 규모를 결정하였다. 최적화로 구해진 공정 유닛들의 최적 규모와 재생가능한 에너지 분포 데이터를 이용하여 k-means clustering을 시행하여 경향성 분석을 하였다. 미국의 약 13,000개 도시의 데이터를 사용하여 경향성 분석을 한 결과, 일사량이 강한 도시에서는 PV module을 주로 사용하며 반대로 풍속이 강한 도시에서는 wind turbine을 주로 사용하였다. 또한 일사량과 풍속이 모두 강하거나 약한 경우에는 두 가지를 모두 사용하는 결과가 나왔다. 이 결과를 통해서 주도적인 재생가능한 에너지에 적합한 발전기를 사용하는 것이 경제적이며 일사량과 풍속이 모두 강한 경우에는 두 발전기를 적당한 규모로 사용하여 발전하는 것이 경제적인 공정이라는 것을 알 수 있다. 또한 일사량과 풍속이 모두 약한 경우에는 두 종류의 발전기가 상호보완 하며 발전하는 전략을 세워야 함을 알 수 있었다. |
