연구기간 : 2023.04.01~2025.12.31
전문기관 : 산업통상부
연구개발기관 :
주관기관 - STX엔진주식회사

공동연구개발기관 - 현대머티리얼, 고등기술연구원, 중소조선연구원, 한국조선해양기자재연구원, 케이조선, ENOGIA

연구내용
본 연구는 선박용 CO2 동결포집 시스템의 핵심 구성요소인 초음속 냉각부, 열교환기, 통합 SKID 공정의 설계와 검증을 중심으로 수행함

1. 초음속 노즐 기반 냉각·동결 기술 개발

 - 모사가스를 이용한 초음속 C–D 노즐 형상 설계 및 CFD 해석을 수행

 - 실험 장치를 이용해 과냉각·유량·압력 특성 등 냉각 성능을 검증하고 동결포집 공정 조건을 도출

2. Cold box용 Pre/After-cooler 열교환기 설계

- 공정의 전처리 냉각 단계 최적화를 위해 Heat & Mass balance 기반열교환기 사양을 결정하고, 제작용 Datasheet·RFQ를 작성

-  주요 열교환기를 포함한 Cold box 내부 구성의 기본·상세 설계 도면을 확정

3. 원심분리기 및 노즐 통합 모듈 제작

 -  드라이아이스 분리를 위한 사이클론 모듈을 설계·제작하고, 초음속 노즐과의 통합 운전이 가능하도록 모듈화

4.  SKID 공정 통합 설계 및 성능 시험

  -  전체 동결포집 공정의 배관·계장·제어가 포함된 SKID P&ID 및 3D 모델링을 구축

  -  엔진 배기가스 기반 성능시험을 수행하여 SKID 운영 안정성 및 포집 성능을 평가

연구기간 : 2024.07.01~2023.12.31
전문기관 : 산업통상부
연구개발기관 :
주관기관 - 이에스글로벌(주)

공동연구개발기관 - KPX케미칼(주), 에너리얼, 한국소재융합연구원, (주)더머터리얼즈, 한국표준과학연구원, 부산대학교 산학협력단, 고등기술연구원, 에이치디한국조선해양

연구내용
본 연구는 극저온 저장용 분말형 단열소재 기반 진공단열복합패널(VIP)의 설계·제작·성능평가를 통해 대형 탱크 적용성 확보를 목표로 수행함.

1. 분말형 단열소재 진공단열복합패널 열전달 특성 분석

  - 진공단열재 골조를 구성하는 복합 소재의 단열성능 조사

  - 진공도에 따른 골조 두께 선정 및 열전달 특성 분석

2. 진공단열패널 제작 및 실험 평가

   - 시제품 제작 및 장기 에이징에 따른 단열성능·진공도 평가

3. 대형 극저온 탱크 적용성 검증

   - 대형 저장탱크 열전달 해석 및 단열 특성 비교

   - 분말형 단열소재 기반 최적 단열 시스템 적용안 도출

연구기간 : 2022.04.01~2026.12.31
전문기관 : 국토교통부

연구개발기관 :
주관기관 - 고등기술연구원

공동연구개발기관 - 한국가스공사, 에이블맥스(주), (재)한국조선해양기자재연구원, 한국가스안전공사, 경희대학교

연구내용
본 연구는 2 MW/6 MWh급 액체공기 발전공정의 운전·성능 분석을 바탕으로, 극저온 냉열저장장치 실증 및 상용급(50 MW) 액체공기 발전공정 해석을 목표로 수행함.

1. 극저온 냉열저장장치 제작 및 시운전

   - 발전 터빈·냉열저장장치 모듈 제작

   - 극저온 냉열저장장치 시운전 및 냉열 저장·방열 성능 평가

   - 2 MW/6 MWh급 액체공기 발전공정 운전 특성 분석

   - 운전 조건 변화에 따른 냉열저장장치 온도 분포 및 변화 특성 분석

   - 시운전 결과를 통한 액체공기 발전공정 운전절차 작성

3. 상용급(50 MW) 공정 Scale-up 해석

   - 발전공정 스케일업 조건 도출 및 공정 요구사항 분석

   - PFD 및 열·물질수지 작성

연구기간 : 2025.04.01~2029.12.31
전문기관 : 국토교통부

연구개발기관 :
주관기관 - 고등기술연구원

공동연구개발기관 - 인투코어테크놀로지주식회사, 한국핵융합에너지연구원, 한국에너지공과대학교, 한국지질자원연구원, 비나텍주식회사, 한국건설생활환경시험연구원,

수도권매립지관리공사, 한국화학융합시험연구원, 인하대학교 산학협력단, 코하이젠 주식회사, 한국지역난방공사, 한국전력기술(주), 강남제비스코(주)

연구내용
본 연구는 3톤/일급 대용량 청록수소 생산 공정 구축을 위해 공정설계·저온 흡착식 정제·VPSA 모듈 제작 · 실증 운전을 중심으로 수행함.

1. 대용량 청록수소 생산 공정 설계

   - 3톤/일급 청록수소 생산 공정 상세설계

   - 3톤/일급 공정 흐름도(PFD)·배관계장도(P&ID)·열물질수지 도출 및 공정설계 패키지 작성

2. 저온 흡착식 수소 정제 공정 개발

   - 저온 흡착제를 이용한 청록수소 정제 공정 설계 및 성능 평가

   - 적정 흡착제 조성 및 기공 사이즈 선정

3. 저온-VPSA 기반 수소 정제 장치 제작·운전 평가

   - 1 Nm³/hr급 저온-VPSA 시스템 제작 및 Lab-scale 장치 성능 평가

   - 장치 운전 데이터 기반 시스템 운영 최적화

4. 3톤/일급 실증 플랜트 구축 및 공정 성능 평가

   - 청록수소 생산·정제용 플랜트 상세설계 작성 및 실증부지 내 구축

   - 생산 플랜트 실증 운전 및 운전 데이터 분석을 통한 시스템 성능 개선

연구기간 : 2025.04.01~2028.12.31
전문기관 : 국토교통부
연구개발기관 :
주관기관 - (재)한국조선해양기자재연구원

공동연구개발기관 - 고등기술연구원, 한국원자력연구원, 와이엘에너지기술, 한국표준과학연구원, 한국전기연구원, 부산대학교산학협력단, 국립한국해양대학교,

한국수소연합, 한국가스안전공사, 삼성중공업, 범한퓨얼셀, 크리오스, 에스탱크엔지니어링

연구내용
본 연구는 액화수소 인수기지의 단열성능 평가체계 구축을 위해 평가방법론·평가툴·파일럿 시험·가이드 개발을 중심으로 수행함.

1. 단열성능 평가방법론 및 기준 개발

   - 저장탱크·배관·이송설비의 열유입 특성을 반영한 단열성능 평가 절차와 기준을 정립

   - 실제 인수기지 적용을 위한 시험항목·평가지표·운전조건을 체계화

2. 단열성능 평가툴 통합 및 기능 고도화

    참여기관별 해석 모듈을 통합하여 단열성능 평가 플랫폼을 구축

   - UI/UX 개선, 모델 보정, 기능 확장 등을 수행하여 툴의 정확성과 활용성을 강화

3. 파이럿 시험 기반 성능 검증

   - 파이럿 단열시험장치를 이용해 열유입·진공·저온 환경 특성 시험을 수행

   - 시험방법의 정확성·재현성을 확보하고 실증기반 데이터셋(DB)을 구축

4. 시험·운전 가이드라인 및 매뉴얼 작성

   - 실증시험 및 전산해석 결과를 반영해 운전 가이드라인을 보완

   - 평가 및 시험 매뉴얼을 마련해 평가절차의 표준화와 실증 데이터 활용성을 강화

연구기간 : 2025.04.01~2028.12.31
전문기관 : 기후에너지환경부
연구개발기관 :
주관기관 - 고등기술연구원

공동연구개발기관 - 한국가스공사, 에이블맥스(주), (재)한국조선해양기자재연구원, 한국가스안전공사, 경희대학교

연구내용
본 연구는 액화수소 선박 적·하역 과정에서의 BOG 관리와 공정 안전 확보 기술을 구축하고, 이를 통합 플랫폼으로 구현하는 것을 목표로 함.

1. 액화수소 적·하역 공정 설계 기준 및 BOG 산출 표준 수립

   - 국내외 적·하역 시스템 BOG 계산 방법론 조사 및 알고리즘 개발

   - Design Basis 및 BEDD 도출

2. 액화수소 적·하역 시스템 안전성 평가 툴 개발

   - HAZOP·FMEA 기반 안전성 판단 기준 수립

   - 기능 명세서 작성 및 프로토타입 설계

   - BOG 발생 예측, 열교환 효율 최적화 알고리즘 적용

3. 시나리오 기반 성능·안전 검증 및 평가도구 시제품화

   - 시뮬레이션 모델로 냉각·BOG·사고 전개 등 운전 시나리오별 안전성 검증

   - 평가 툴 테스트를 통한 주요 지표 검증

4. 안전성 평가 통합 플랫폼 구축

   - 공정 안전성 평가 툴과 구조 안전성 평가 툴 간 인터페이스 모듈 설계

   - Test bed 시나리오 데이터를 통한 통합 툴 성능 테스트

연구기간 : 2024.02.01~2025.12.31
전문기관 : (주) 선보공업
연구개발기관 :
주관기관 - 고등기술연구원

공동연구개발기관

연구내용
본 연구에서는 10 ton/day급 극저온 탄소포집 플랜트의 핵심 모듈 개발과 성능평가를 목표로, 공정 설계·초음속 냉각부 개발·Cold box 제작·통합 평가를 중심으로 연구를 수행함.

1. 10 ton/day급 극저온 탄소포집 공정 설계

   - ASPEN HYSYS 기반 물질수지·에너지수지 도출 및 PFD·P&ID·장비 사양서 등 설계 패키지 구축

    - 공정 조건에 따른 냉각부하 산정 및 극저온 공정 운전 조건·장비 스펙 검토

2. CO₂ 동결 포집용 초음속 C–D 노즐 설계·해석·최적화

   - CO₂·공기 혼합기체 기반 초음속 냉각·과냉각 메커니즘 분석 및 

      열유동·상변화 모델 적용 형상 최적화

   - 공군사관학교·한국에너지공대 협업 유동해석·엑서지 분석·상변화 모델링

      수행

3. 6 m³/ton-day급 Cold box 설계·제작

   - 초음속 노즐 모듈·드라이아이스 포집장치·이송장치·저장탱크 포함

      냉각·분리 모듈 설계·제작

4. 10 ton/day급 플랜트 구축 및 통합 시험

   - CO₂ 혼합기체(약 6%) 적용 60% 이상 포집률 목표 성능 검증 시험 수행

   - 한국선급(KR) 입회 기반 성능·안정성·운전성 검증 추진

연구기간 : 2025.08.01~2026.02.28
전문기관 : HD한국조선해양
연구개발기관 :
주관기관 - 고등기술연구원

공동연구개발기관

연구내용
본 연구는 VIP(진공단열패널)의 장기 내구성 평가를 위해 실험장비 구축과 열전도도 측정 기준 정립을 중심으로 수행함.

1. 내구성 평가 장치 구축 및 기능 점검

   - 진공 챔버·냉동기·히터 구성품 기능 점검 및 시운전

   - 진공도 및 냉동기 성능 검증(진공 유지·누기 시험, 저온 형성 여부 확인)

2. 온도·진공 안정화 기반 측정 인프라 구축

   - 온도·전압·전류·진공도 등 측정값 실시간 수집 및 저장 시스템 구성

   - 열전도도 산출 입력값 자동 연동 시스템 구축

3. 기초 열전도도 시험 및 보정계수 도출

   - 1차 열전도도 측정을 통해 Fourier 열전도도 산출

   - 장기 시험을 위한 기준 측정 조건 및 보정 계수 도출