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그린수소 생산을 위한 고분자전해질막(PEM) 수전해 설비

  • 업체명㈜발맥스기술
  • 주관부처산업통상부(산업융합)
  • 규제부처 기후에너지환경부
  • 특례유형실증특례
  • 승인일2023-11-06

  • 주요내용

    • ㅇ재생에너지(풍력 등) 전력을 활용하여 청정수소를 생산할 수 있는 고분자전해질막(PEM)* 수전해 설비의 효율성 및 안전성 검증
      * 고분자전해질막(polymer electrolyte membrane)을 통해 물을 전기 분해하여 수소 생산, 공급전원 변동 대응성을 높여 재생전력 연계 수소생산에 최적화된 기술 (일반전기로 수전해 설비 가동ㆍ수소생산 후 재생에너지 연계 수소생산으로 단계적 전환)
      ㅇ고압(10bar 이상) 스택*이 적용되는 수전해 설비(2.5MW급)의 해외도입 후 강원도 평창 대관령 제3풍력발전단지 內 구축 및 실증 → 국산화**추진 예정(‘26년)
      * 물을 수소와 산소로 분해하는 장치로서 수전해설비의 핵심장치
      ** 신청기업은 Elogen사와 합작투자 법인 설립→기술이전을 통한 국산화 추진

  • 규제특례(관련규정)

    • 수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률(수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률)
    • 고압가스 안전관리법(고압가스 안전관리법)
    • 수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률 시행령(수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률 시행령)
    • 고압가스 안전관리법 시행령(고압가스 안전관리법 시행령)

  • 부가조건

    • ㅇ사업자는 ➊수전해설비의 안전성과 ➋고압스택에 대하여 압력용기와 동등 수준 이상의 안전성을 확보할 수 있도록 KGS와 협의하여 실증기준(안) 마련 필요
      ㅇ(법령준수) 수전해설비 제조자(발맥스기술)는 「수소법」에 따른 제조허가 및 국내 안전기준*을 적용한 수소용품 검사 등 안전관리체계** 준수 필요
      * 수소법 시행규칙 별표 1 및 KGS AH271(수전해설비 제조의 시설·기술·검사 기준)
      ** 수소용품 제조허가(제36조), 제조시설 완성검사(제43조), 수소용품 검사(제44조) 등
      - 다만, 실증 종료 이후 수전해설비가 운용되지 않는 것이 보장되는 경우에는 수소용품 제조허가 없이 수소용품 검사 수검 후 수전해설비의 운용을 허용
      ㅇ(설계검증) 사업자는 파열시험을 대체하여 스택의 설계적정성(강도)을 검증할 수 있는 구조응력해석* 등의 방안** 마련 및 적용
      ➞ 사업자가 제시한 설계검증 방법(기준 등)의 적용가능 여부 및 적정성에 대해 압력용기 등 관련 전문가의 사전 검토 필요
      * 유한요소 응력해석 또는 재료의 거동 등을 고려한 다른 응력해석 프로그램 포함
      ** 스택 전체가 아닌 단위 셀의 파열시험 적용 가능 여부를 포함하여 검토
      ㅇ(안전장치) 사업자는 스택의 최고사용압력을 초과하지 않도록 과압안전장치 설치 및 과압 발생 시 운전정지장치 설치 필요
      ㅇ(분리막) 사업자는 수소·산소의 혼입에 의한 폭발 등 위험 예방을 위해 스택 내 분리막 손상 여부를 확인할 수 있는 모니터링 시스템 구축 필요
      ㅇ(차압성능) 사업자는 스택 내 분리막을 경계로 수소와 산소 측에 다른 크기의 압력 작용(차압)시, 분리막 사이 내압성능 확보 방안 필요
      ㅇ(안전관리계획) 사업자는 자체 안전성 평가*를 실시하고 그 결과를 반영하여 고압스택 및 수전해설비의 제작·실증에 관한 자체 안전관리계획**을 수립 및 준수
      * 고압가스법 제13조의2 제1항 및 통합고시 제2절에 따른 안전성 평가 준용
      ** 자체 안전관리계획은 실증기준(안) 및 안전성 평가 결과를 반영하여 수립하고, 고압가스법 제11조 및 수소법 제41조에 따른 안전관리규정을 준용
      ㅇ(안전성 검증) 사업자는 산·학·연 전문가(가스안전공사 필참)가 참여하는 자체 안전위원회를 구성하고, 이를 통해 실증사업의 안전성을 검증

      < 안전성 검증 내용 >
      ㆍ(실증 前) 구조응력해석 등 스택의 설계검증 방법 및 결과분석, 안전관리계획(안) 및 실증기준(안)의 적정여부 등을 검토
      → 제시한 설계검증 방법이 불충분한 경우, 추가적인 설계해석(Analysis) 요구 가능
      ㆍ(실증 中) 실증기준, 안전관리계획 준수 여부 확인 등 주기적 모니터링
      ㆍ(실증 後) 실증결과 및 실증결과를 반영한 안전기준(안)의 적정성 검토

      * 위원회의 실증 전·중·후 검증내용 및 결과를 가스안전공사를 거쳐 산업부(에너지안전과)로 보고·승인 요청

  • 과제 담당자

    • 주관부처 : 산업통상부 / 규제샌드박스팀 044-203-4528
    • 규제부처 : 기후에너지환경부 / 에너지안전효율과 044-203-3985