[UK BEIS Hydrogen Production Costs 2021 번역] #7 LCOH 추정

본 장에서는 각 기술별 LCOH(2020년 가격 기준)를 요약 및 제시함

• CCUS가 활성화된 메탄 개질의 LCOH는 300MW 및 1,000MW 관련 세 가지 핵심 기술에 대한 균등화된 비용을 제시함
• 설비용량 규모에 차별을 두는 것은 규모의 경제를 반영하기 위함임
• 전기분해의 경우 4가지 유형의 전력공급원 및 3가지 핵심 기술에 대해 균등화된 비용을 제시함
• CCUS 지원 바이오매스 가스화의 경우 규모의 경제를 반영하기 위해 59MW 및 473MW 규모에서 하나의 핵심 기술에 대해 균등화된 비용을 제시함

 

 

CCUS - 연료개질

• [그림 1]은 2020년부터 2050년간 이용율 95%에서 CCUS가 활성화된 메탄 개질에 대한 균등화된 비용(LCOH)를 보여줌
• CCUS 사용 개질기에 대한 LCOH가 상반되는 두 가지 영향으로 시간이 지남에 따라고 크게 변동이 없는 모습을 보임
• 기술 학습으로 인해 CAPEX 비용이 저감되는 반면 시간이 지남에 따라 연료 및 탄소 비용은 증가함
• 또한, 1,000MW 설비용량이 300MW 설비용량이 LCOH가 낮게 나타나며 이는 규모의 경제 효과를 보여줌

 

[그림 1] CCUS와 메탄개질의 LCOH

 

전기분해

• 2020년부터 2050년까지 알칼리성 및 PEM의 경우 98% 부하율, SOC의 경우 90% 부하율에서 기저부하 운영과 계통 연결되는 전기분해 기술의 평준화 비용을 소개함
• 2025년 전력망 연결시 51% 부하율로 전용 해상 풍력에 연결되며, 2050년 최대 63% 부하율로 증가함
• 출력제어의 경우 25% 부하율 적용됨
• 전력망 연결시 산업 소매 가격 또는 "도매 가격 플러스"(LRVC를 통해 프록시됨)를 활용함
• 전력원과 기술간의 다양한 기술적 조합이 가능하나 본 보고서에서는 연구의 한계 등으로 인해 제한적인 내용만 다룸
• 재생 가능 자원 및 혼합 재생 가능 자원 또는 전기 저장과 결합, 재생에너지 과잉 공급 또는 전용 원자력과 같은 기타 저탄소 발전의 사용 또한 수소생산시 활용될 가능성이 높으나 본 보고서는 이러한 가능성을 모두 탐색하지는 않음
• 해상풍력의 경우만 한정하여 살펴보며 관련 전선 및 시스템 비용은 포함되지 않음.
• LCOH는 전력망을 이용할 때 가장 높은 것으로 나타남
• 대용량 도매전력요금을 통해 전력을 공급받는 다면 [그림 2]에 제시된 LCOH 보다 낮게 추정될 것으로 예상됨
• 해상풍력을 활용한 경우 LCOH를 낮지만 낮은 부하 계수로 인해 LCOH의 고정 비용 요소가 증가함
• 출력제한의 경우 전기 비용이 발생하지 않지만 낮은 부하 계수(25%)로 인해 MWh당 고정 비용이 높게 나타남

 

[그림 2] 전해질을 통한 수소의 LCOH

 

CCUS - 바이오매스

• [그림 3]은 CCUS가 활성화된 바이오매스 가스화의 2030년부터 2050년까지의 LCOH를 보여줌
• 규모의 경제를 보여주기 위해 59MW와 473MW의 2가지 경우를 고려함
• 탄소비용을 제외하는 경우 CCUS를 사용한 바이오매스 가스화에 대한 LCOH는 시간과 무관하게 일정함을 보여줌
• 본 보고서는 단순화를 위해 탄소 배출량과 동일한 탄소 가격에서 음의 탄소 배출량을 평가함
• 이에 따라 음의 탄소비용으로 CAPEX와 OPEX가 상쇄됨을 보여줌
• 이에 따른 순 LCOH는 빨간점으로 표현되며 탄소가격이 증가함에 따라 순 LCOH는 저감되는 형태로 나타남

[그림 3] 바이오매스의 가스롸 및 CCUS 기술적용시 LCOH

 

시사점

• 현재 CCUS 지원 메탄 개질 기술이 가장 저렴한 수소 생산 기술임을 보여주나 시간이 지남에 따라 연료가격 변동에 따라 다양한 전기분해 구성이 비용이 빠르게 감소하고 일부 경우 CCUS 지원 메탄 개질 기술과 비용 경쟁력을 갖게됨
• 각 기술별로 가정이 상이한 바, 정확한 LCOH '전환시점'을 결정하는 것 어려움
• 실제 운영 시 출력제약은 제한적이며 출력제한 시 전력비용도 0원은 아닌 바, 본 추정에 비해 실제 수소생산비용은 높을 수 있음
• 또한, 전력설비투자비나 산업용 전력 소매가격은 증가할 수 있어 향후 이런 점도 반영할 필요가 있음
• 단, 출력제한을 활용한 전해조가 비용 경쟁력이 있더라도(절약된 전기 사용을 통해) 생산량은 매우 소량일 것으로 판단됨
• CCUS를 사용한 바이오매스 가스화는 상대적으로 투자비용은 높으나 탄소비용을 통해 저감할 수 있어 실질 LCOH는 매우 낮은 것으로 판단됨

 

[그림 4] 각 기술별 LCOH 추세 및 비교

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