연료전지 자동차의 전과정평가

그린모빌리티와 청정에너지 기술개발은 탄소중립을 위한 중요한 과제이다. 현재 화석연료를 대체할 차세대 청정에너지원으로 중 하나인 수소의 공급량을 증가시키기 위해 정책에 따라 다양한 수소생산 기술개발 및 연료전지 자동차 보급을 확대하고 있다. 본 연구에서는 수소 제법별 연료전지 자동차의 환경영향을 파악하기 위해 전과정평가(LCA)를 수행하였다. 본 연구에서는 연료전지 자동차의 전과정단계를 원료채취, 제조 전, 조립, 운행(WTW), 유지보수, 폐기 및 재활용(EoL) 단계로 설정하였다. 전세계적으로 널리 사용되고 있는 천연가스 개질수소를 기본 시나리오로 연료전지 자동차의 전과정 환경영향을 확인하였다. 그리고 천연가스 개질수소, COG(Coke Oven Gas) 부생수소, 석유정제 부생수소, PEM(Proton Exchange Membrane) 수전해수소, SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell) 수전해수소에 대한 환경영향을 비교하였다. 그 결과 석유정제 부생수소 3.67E+02 g CO₂ eq./km), COG 부생수소(2.39E+02 g CO₂ eq./km), 천연가스 개질수소(1.75E+02 g CO₂ eq./km), SOEC 수전해수소(8.34E+01 g CO₂ eq./km), PEM 수전해수소(8.31E+01 g CO₂ eq./km)에 대한 GWP 수치가 나타났다. 추가적으로 GWP 기여도가 높은 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)의 재활용을 실시하여 천연가스 개질수소 기준 1.6%의 재활용 효과가 확인되었다.

The development of green mobility and clean energy are the key point for carbon neutrality. Currently, as an alternative of fossil fuel, hydrogen is being produced from various technologies and fuel cell vehicle production is on the rise according to the policies such as hydrogen economy. The LCA is a technique for evaluating the environmental aspects and potential impacts on the life cycle of the product system. The life cycle of the fuel cell vehicle included the following stages: raw material acquisition, pre-manufacturing, manufacturing, WTW(Well-to-Wheel), maintenance, and EoL(End-of-Life). In the WTW stage, the environmental impacts of natural gas steam reforming hydrogen, COG(Coke Oven Gas) steam reforming hydrogen, petroleum refinery hydrogen, PEM(Proton Exchange Membrane) water electrolysis hydrogen, and SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell) water electrolysis hydrogen were compared. As a result, the GWP values were identified in order of petroleum refinery hydrogen(3.67E+02 g CO2 eq./km), COG(Coke Oven Gas) steam reforming hydrogen(2.39E+02 g CO2 eq./km), natural gas steam reforming hydrogen(1.75E+02 g CO2 eq./km), SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell) water electrolysis hydrogen(8.34E+01 g CO2 eq./km), and PEM(Proton Exchange Membrane) water electrolysis hydrogen(8.31E+01 g CO2 eq./km). To improve the environmental performance of the vehicle with natural gas steam reforming hydrogen, the recycling scenario of CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) was considered, and the recycling can reduce up to 1.6% of GWP impact.