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저탄소 자원의 최종 사용
# 서론
경제 전반에 걸친 탈탄소화의 기회와 실행 가능한 저탄소 방법을 평가하려면 에너지 요구 사항과 관련하여 에너지 최종 사용자의 의사 결정 과정에 대한 분석이 반드시 포함되어야 합니다. 이 분석은 각 시장 부문의 최종 사용 장치, 장비 및 프로세스 범위에 대한 이해를 바탕으로 이루어져야 합니다. 에너지 전환 효율성, 장비 수명에 미치는 영향, 사용 시점에 장비 수명에 미치는 영향, 제품 품질에 미치는 영향, 건강/안전/환경 리스크, 초기 자본 비용 및 고립된 자산 리스크는 잠재적인 저탄소 방법의 채택 가능성을 적절하게 모델링하기 위해 에너지 비용 외에 고려해야 하는 몇 가지 요인입니다.
이러한 요인의 복잡성과 상호 작용으로 인해 탈탄소화 방법은 시장 부문 간에, 부문 내에서 지역적으로, 시장 하위 부문 간에 크게 다를 것입니다. 궁극적으로 고객 선호도와 비용은 경제 전반의 탈탄소화 속도를 전체적으로 정의할 구매 및 투자 결정을 주도할 것입니다. 따라서, 저탄소 방법의 채택을 추진하기 위해서는 시장 기반 전략이 필요하며 이러한 전략을 설정하고 영향을 미치는 정책 고려 사항은 이 TSC의 노력에 통합될 것입니다.
이를 염두에 두고 LCRI 최종 사용 TSC는 고객 세분화 및 최종 에너지 적용 관점에서 AEC 기반 탈탄소화 방법 및 기술의 분석에 접근했습니다. 작업은 건물, 운송 및 산업의 세 가지 주요 최종 사용 부문으로 나뉩니다. 그림 24는 이러한 각 부문 내에서 현재 고려 중인 특정 응용 분야에 대한 분석을 제공합니다. 이러한 각 시장 부문 및 하위 부문에 대한 저탄소 자원 환경에 대한 상세한 평가가 개발되어 이 로드맵을 알리는 데 사용되었습니다.
각각의 경우에 각 부문에서 화석 연료의 가장 중요한 최종 용도(즉, 탄소 발자국이 가장 큰 용도)가 다음과 같은 측면에서 탈탄소화 가능성 평가를 위해 식별되고 우선 순위가 지정되었습니다.
주요 저탄소 기술 및 적용에 대한 주요 장벽 현황
다른 경쟁적인 탈탄소화 옵션(예: 직접 전기화)에 대한 AEC 방법의 상대적 시장 위치
깊은 탈탄소화 목표를 달성하기 위해 RD&D를 통해 연결해야 하는 최종 사용 기술에 대한 지식과 이해의 격차
고문 및 주요 이해 관계자가 표현한 향후 AEC 최종 사용 연구에 대한 주요 관심 영역.
다음 섹션에서는 건물, 운송 및 산업 부문에 대한 AEC 기반 접근 방식에 대한 경쟁적인 탈탄소화 방법 및 연구 격차에 대한 보다 자세한 특성을 제공합니다.
# 운송
운송에 대한 LCRI의 연구 관심은 상품과 사람을 이동하거나 운반하는 다양한 방법을 포함합니다. 운송은 전 세계 GHG 배출량의 ~17%를 차지하며 미국 경제에서 가장 많이 배출하는 부문입니다(WRI 2021). 오늘날 운송 부문은 거의 전적으로 석유 연료에 의존하고 있지만, 바이오 연료의 사용과 작지만 증가하는 전기 사용이 있습니다. 특정 운송 모드의 지속적인 효율성 개선 및 전기화가 배출량 감소에 기여할 것으로 예상되지만 AEC로의 연료 전환은 운송 부문 전반에 걸쳐 탄소 감소를 가능하게 하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.
앞으로 전기화는 대부분의 경량 차량에 대한 매우 유망한 탈탄소화 옵션으로 보입니다. 대부분의 중형 및 대형 포장 도로용 차량은 기술적으로 전기화될 가능성이 높지만 전기화는 배터리의 상대적으로 낮은 에너지 밀도로 인해 더 긴 범위 또는 더 무거운 탑재하중을 필요로 하는 운송 시장 부문의 솔루션으로 도전을 받을 것입니다. AEC의 무게, 부피 및 연료 공급 시간은 이러한 운송 요구 사항에 대한 이점을 제공합니다. 이 클래스에 속하는 특정 응용 분야는 다음과 같습니다.
해상 운송
비행
부하 강도가 높은 장거리 트럭 및 버스
철도, 특히 네트워크 활용도가 낮은 장거리 노선(예: 철도 화물).
현재, 여러 차량 제조업체가 상용 제품을 개발하면서 중형 및 대형 포장 도로용 차량에 대한 수소 연료 전지 전기 파워트레인을 둘러싼 전 세계적으로 상당한 노력이 이루어지고 있습니다. 현재 중국에서만 천 대가 넘는 연료 전지 전기 트럭과 배송 차량이 운영되고 있으며 2025년까지 수천 대의 연료 전지 전기 버스가 출시될 예정입니다(IEA 2019b). 화석 기반 액화 천연 가스의 사용을 RNG 또는 SNG로 대체하거나 기존 디젤을 바이오디젤로 대체하는 드롭인 연료도 이 시장 부문의 잠재적 탈탄소 솔루션입니다.
해양 공간에서는 메탄올과 수산화 식물성 오일/바이오디젤과 같은 바이오 연료가 개발 초기 단계에 암모니아 및 수소 연료 해양 추진 시스템과 함께 상용 배치되고 있습니다. 철도 부문의 경우, 현재 유럽에서 소수의 수소 연료 전지 열차가 운행되고 있으며, 여러 국가에서 수소 연료 레일을 개발하고 배치할 계획을 발표했습니다. 바이오 연료와 합성 연료는 기존의 비전기 철도 노선을 대체할 수 있는 잠재적 디젤 연료이지만, 철도 부문에서 이러한 연료를 사용한 경험은 현재까지 제한되었습니다.
# 주요 연구 질문
LCRI 과정에서 TSC는 다음과 같은 연구 문제를 해결하고자 합니다.
운송 부문의 제조업체와 최종 사용자가 채택할 AEC는 무엇입니까? 고객의 광범위한 채택을 위해 필요한 교육, 인력 개발 및 고객 교육은 무엇입니까?
기존 엔진 및 온보드 연료 공급 및 저장 시스템 기술과 연료 공급 인프라에서 AEC를 수용하기 위해 어떻게, 어느 정도까지 개조할 수 있습니까?
운송 부문에서 경쟁하는 탈탄소화 방법의 상대적 기술적, 경제적 타당성은 무엇입니까? AEC는 어떤 응용 분야에서 가장 경쟁력이 있을 것으로 예상됩니까?
운송 시장 부문에서 AEC 채택의 비용 및 성능 특성과 운영 영향은 무엇입니까?
대체 주유소/연료 보급 사이트 및 연료 공급 인프라에 대한 비용 및 배치 문제는 무엇입니까? 목표 사용 패턴 및 대체 연료에 대한 충분한 적용 범위를 제공하려면 주유소를 어떻게 배치해야 합니까?
# 연구 목표
제안된 연구 노력 및 관련 목표에 대한 요약이 아래에 나와 있습니다.
# 목표 1. AEC 연료 차량의 비용 및 기술적 특성 이해
전략 1: 운영 프로필, 사용 사례, 부하 용량 등을 고려하여 전체 범위의 대체 연료 차량(즉, 포장 도로 및 비포장 도로 운송을 위한 파워트레인 및 대체 연료)의 상대적 비용 및 성능을 분석합니다.
전략 2: 저탄소 연료 채택이 환경, 건강 및 안전에 미치는 영향을 평가합니다.
# 목표 2. AEC 주유소의 기술적 특성 및 배치 궤적 이해
전략 1: 포장 도로 및 비포장 도로 응용 분야 모두에 대한 AEC 주유소/사이트 및 관련 인프라의 비용 및 배치 과제를 분석합니다.
전략 2: AEC 연료 공급 인프라에 대한 배치 시나리오를 특성화하기 위해 모델링을 수행하여 대상 사용 패턴 및 연료에 대한 충분한 적용 범위를 확보합니다.
# 목표 3. 우선순위가 높은 기술 식별, 평가 및 발전
전략 1: 각 운송 시장 부문에서 가장 경쟁력 있는 탈탄소화 방법을 식별합니다.
전략 2: 우선순위가 지정된 AEC 기반 방법에 대한 진행 중인 RD&D 노력을 평가 및 모니터링하고 개발 및 데모 노력을 통해 중요한 연구 격차를 해결합니다.
# 다른 기술 소위원회와 공동 연구 분야
아래 목록은 다른 TSC의 활동과의 공동 연구 및 통합이 필요한 영역을 요약한 것입니다.
AEC 생산 TSC와의 협력은 예상 비용 및 가용성과 같은 공급 고려 사항을 알려줍니다.
전달 및 저장 TSC는 AEC 배포 및 보관 인프라와 안전한 취급 관행에 대한 주요 정보를 제공할 것입니다. 특히 이러한 주제는 연료 보급 사이트/주유소와 관련이 있기 때문입니다.
# 산업
전 세계적으로 산업 최종 에너지의 79%는 화석 연료에서 파생되며, 그 중 56%는 직접적인 공정 에너지 투입에 사용되고 나머지 44%는 기타 화학 물질 또는 중간체 생산을 위한 공급 원료입니다(McKinsey 2020). 2016년 산업 활동으로 인해 17,078MMt CO2e 또는 연간 전 세계 GHG 배출량의 29.4%가 발생했으며 그 중 2,567MMt CO2e는 공정 내 화학 반응에 의해 방출되었습니다(WRI 2021).
# 공정 가열 응용
현재 화석 연료는 공정에서 열 에너지를 공급하기 위해 산업 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 미국에서 산업 활동은 경제 전반에 걸친 에너지 소비의 20%와 연소 관련 CO2 배출량의 4분의 1 이상을 차지합니다. 직접 화석 연료 공정 가열 및 증기 보일러 기술은 이러한 공정에 깊숙이 포함되어 있으며 모든 산업 최종 에너지 사용의 57%를 구성합니다(EIA 2021). 열병합 발전 및 고급 열회수 솔루션은 초기에 화석 에너지 소비를 줄이는 과도기 기술로 배포할 수 있는 솔루션입니다. 또한, 특정 경우에 이러한 공정은 저항, 적외선, 유도 및 무선 주파수 가열, 마이크로파 및 자외선 개시 처리, 공정 강화와 같은 전기 기술을 통해 비용 효율적으로 탈탄소화될 수 있습니다(EPRI 2021b).
AEC는 또한 산업 공정 열 응용 분야의 탈탄소화를 위한 경쟁력 있는 솔루션을 제공할 수 있습니다. 경쟁적으로 적용될 수 있는 응용 분야의 예로는 종이 건조, 석유 제품 수소 처리를 위한 천연 가스 개질, 화학 공정 열 투입, 식품 및 음료 조리, 살균 및 저온 살균, 제철소 동력과 같이 대량의 고압 증기가 필요한 응용 분야가 있습니다.
# 공급 원료 응용 분야
AEC는 현재 공급 원료로 사용되거나 다양한 산업 부문의 대체 공급 원료로 탐색되고 있습니다. 예를 들어, 정유 및 화학 생산 부문에서는 SMR 또는 석탄 가스화와 같은 화석 연료 기반의 탄소 집약적 생산 방법을 통해 공급되는 수소의 대부분을 사용하고 있습니다. 이 수소 공급은 CCS를 사용한 SMR 또는 청정에너지에 의해 구동되는 전기 분해에 의해 생성된 저탄소 수소로 화석에서 파생된 수소를 대체함으로써 탄소를 제거할 수 있습니다. 또한 기존 탄소 집약적 투입물을 대체하기 위해 AEC의 새로운 산업용 공급 원료 응용 분야가 등장하고 있습니다. 예를 들어, 원료탄(coking coal)에서 발생하는 환원 가스를 제거하기 위해서 새로운 제강 공정에서는 수소를 환원제로 대체할 수 있습니다.
# 공정 관련 이산화탄소 배출
일부 산업 부문에서는 상당한 비율의 CO2 배출이 공정 관련 화학 반응 동안의 방출로 인해 발생합니다. 예를 들어 시멘트 산업에서 클링커 생산으로 인한 전 세계 공정 배출은 연간 1500MMt CO2(즉, 전체 전 세계 탄소 배출의 3%)를 발생시킵니다(Hasanbeigi 2019). 마찬가지로, 철 감소는 연간 1100MMt CO2(즉, 전 세계 배출량의 2.2%)를 방출합니다(worldsteel 2020a)[1]. 유사한 공정 관련 CO2 배출은 다양한 석유 및 화학 산업 공정에서 발생합니다. 경우에 따라서는 고농축 CO2 스트림이 CCS 솔루션을 실행 가능하게 만들 수 있습니다. 여기에는 연소로 인한 배출물과 같은 다른 모든 현장 배출물의 포집도 포함됩니다. 또한, 이러한 산업의 다양한 최종 제품에서 회수된 CO2를 사용하는 것은 탄소 제거에 대한 순환 경제 접근법으로 평가되어야 합니다. 예를 들어, 경화 과정에서 CO2를 사용하는 특정 포틀랜드 시멘트 화학물질이 개발되었습니다.
# 주요 연구 질문
LCRI를 진행하는 동안, 최종 사용 TSC는 다음과 같은 연구 질문에 대처하고자 합니다.
보건, 안전 및 환경적 결과를 고려하는 등 비교적 쉬운 전환(즉, "드롭인" 호환성)으로 인해 산업 공정에서 쉽게 수용되고 수용되는 AEC는 무엇입니까?
공정 가열 또는 화학 공급 원료로 AEC를 사용하는 데 있어 응용 분야별 기술 경제적 장벽은 무엇입니까? 산업 공정 열 공급을 위한 다양한 직접 전기화 기술로 경쟁력을 달성하기 위한 수소, 수소/천연 가스 혼합 및 기타 AEC 방법에 대한 기술 경제적 잠재력은 무엇입니까?
증기 보일러, 직접 연소로 및 히터, 가스 터빈 압축기 드라이브, 열병합 발전 시스템에서 화석 연료를 저탄소 대안으로 대체하려면 어떤 장비 수정이 필요합니까?
증가된 아산화질소(NOx) 배출과 같은 산업 적용을 위한 수소, 암모니아 또는 기타 저탄소 대체 연료의 생산 및 연소로 인한 잠재적인 환경 문제는 무엇입니까? CCS, 촉매적 저감 또는 스크러빙과 같은 잠재적 완화 기술의 상대적 효과는 무엇입니까?
특정 산업의 현재 및 미래 예상 지리적 집중을 기반으로 한 AEC에 대한 지역적 수요는 무엇입니까?
콘크리트와 같은 산업 자재에서 포집된 공정 CO2를 격리하기 위한 기술 경제적 잠재력은 무엇입니까?
철강 제조 부문에서 철광석 전기분해 및 직접 수소 환원과 같은 공정 CO2 배출을 제거하는 대체 생산 공정의 기술 경제적 잠재력은 무엇입니까?
공정 가열, 열병합 발전 및 기계 구동을 위한 산업용 연소 시스템의 대체 AEC에서 열 에너지 사용의 에너지 성능(즉, 효율성 및 효율성)은 무엇입니까?
# 연구 목표
제안된 연구 노력 및 관련 목표에 대한 요약이 아래에 나와 있습니다.
# 목표 1: 경쟁력 있는 탈탄소화 방법 식별
- 전략 1: 산업 현장에서 목표 연료 비용을 제공하기 위해 전체 연료 및 CO2 공급/처리 체인에 걸쳐 통합된 탈탄소화 방법 분석 개발
# 목표 2: 영향 평가 수행
전략 1: 기존 연료에서 AEC로의 전환이 기존 산업용 최종 용도(예: 보일러, 용광로, 히터, 오븐, 터빈 및 엔진)에 미치는 영향을 평가
조치: 재료, 장비 성능 및 운영에 대한 영향을 식별하고 평가합니다.
조치: 기존 연료 및 전기 대안과 비교하여 광범위한 AEC 및 혼합물을 조사합니다.
# 목표 3: 장비 개조 및 신규 장비에 대한 기술 경제적 평가 개발
전략 1: 재설계된 연소 연료 트레인 및 버너 구성으로 기존 자산의 안전하고 비용 효율적인 재사용 조사
조치: AEC를 사용하여 기존 자산의 수명을 연장하는 데 필요한 비용 효율적인 개장 재료, 장비 및 기술을 식별합니다.
조치: 개조 기술 배포의 기술적 및 경제적 타당성을 평가합니다.
전략 2: AEC를 사용하도록 설계된 신기술의 안전하고 비용 효율적인 개발 조사
조치: 기존 자산을 대체하거나, 용량을 확장하거나, AEC와 호환되는 완전히 새로운 프로세스 기술을 개발하는 데 필요한 새로운 재료, 장비 및 기술을 평가합니다.
조치: 새로운 AEC 준수 자산의 기술적 및 경제적 타당성을 평가합니다.
# 목표 4: 선진 기술 개발 가속화를 위한 노력 식별 및 주도
전략 1: AEC의 비용 경쟁력 있는 적용으로 이어질 수 있는 새로운 기술 식별 및 평가
조치: 새로운 기술을 모니터링하여 혁신적인 재료 및 프로세스를 식별합니다.
조치: 가능성을 평가하고 기술이 등장함에 따라 채택을 가속화하기 위해 잠재적인 벤치 또는 소규모 데모의 우선 순위를 지정합니다.
# 다른 기술 소위원회와 공동 연구 분야
아래 목록은 다른 TSC의 활동과의 공동 연구 및 통합이 필요한 영역을 요약한 것입니다.
전해 공정, 탄화수소 기반 공정, 전달 및 저장 TSC와의 협력은 순도, 온도 및 압력 요구 사항, 물리적 위상과 같이 최종 사용자에게 중요한 전달된 AEC의 특정 물리적 속성을 이해하는 데 필요할 것입니다.
연료 생산, 저장 및 공급의 비용과 물류에 대한 입력은 각 AEC 방법의 비용 경쟁력에 대한 기술 경제적 분석을 수행하고 미래 연구의 우선 순위 부여 수단으로서 경제 전반에 걸쳐 가장 유익한 최종 사용을 결정하기 위해 필요합니다.
발전 TSC와의 공동 노력은 자재 및 공정 호환성 및 신뢰성과 같은 최종 사용 장비(예: 보일러, 왕복 엔진, 가스 터빈)에 초점을 맞출 것입니다.
# 건물 – 상업용 및 주거용
건물 부문은 전 세계 에너지 관련 CO2 배출량의 28%(2000년 이후 25% 이상 증가)와 전 세계 최종 에너지 사용의 30%를 차지합니다. 공간 조절(즉, 난방 및 냉방), 온수 및 조리가 건물 에너지 수요의 75% 이상을 차지하며, 이러한 응용 분야는 이 분야의 GHG 배출량 감소에 주요 초점이 되고 있습니다(IEA 2019d).
전력망의 지속적인 탈탄소화로 인해 전기화 기술이 신축 및 개조 건물 모두에서 저탄소 미래에 기여할 수 있는 기회가 창출됩니다. 조명 및 어플라이언스, 단열 및 공간 조절 기술 및 기타 고급 보존 조치의 발전으로 인한 효율성 향상, 건물 통합 재생 에너지 및 에너지 스토리지 솔루션, 심층 에너지 개조, 디지털화/고급 수요 측면 대응 도구 등도 건물의 GHG 설치 공간을 줄이면서 계절별 부하 피크(peak)를 완화할 것으로 기대됩니다. 건물 부문에서 에너지 최종 사용에 대한 고도로 분산된 고정 위치 및 예측 가능한 수요는 공간 및 온수 난방, 냉각 시스템 및 조리 분야의 천연 가스와 전기 모두에 대해 경쟁력 있는 고정 분배 네트워크를 가능하게 합니다.
미국 가정과 기업의 절반 이상이 공급된 연료로 서비스되고 있는 상황에서(U.S. Census Bureau 2021), 이러한 기존 천연 가스, 프로판 및 연료 오일 부하를 저탄소 대안으로 보충하거나 대체하는 것은 탈탄소화 목표를 달성하기 위해 매우 중요합니다. 기존 천연 가스 최종 사용의 탄소 강도를 낮추고 고탄소 액체 및 고체 연료 시스템을 대체하기 위해 주거 및 상업용 건물에 AEC를 직접 적용하는 방안을 모색하고 있습니다. 이러한 대체 연료 기반 방법은 오래된 건물이나 급격한 겨울 난방 부하 피크가 있는 지역과 같이 공간 조절 및 물 난방이 전기화하기 더 어렵거나 비용이 많이 드는 건물 응용 분야의 탈탄소화에 중요한 역할을 할 수 있습니다(EPRI 2020). "드롭 인" 호환 가능한 바이오메탄/RNG 또는 SNG 및 지속 가능한 CO2 소스를 천연 가스 파이프라인에 주입하여 천연 가스 최종 사용의 탄소 집약도를 줄일 수 있습니다.
기존 천연 가스 네트워크는 수소를 공급하는 데 활용될 수 있으며, 이는 상대적으로 낮은 수준(최대 약 20%)으로 혼합될 때 주거 및 상업용 건물의 기존 가스 연소 장비에서 안전하게 사용할 수 있습니다(AHRI 2021). 그러나 천연 가스와 혼합된 부피당 20%의 수소를 공급하면 수소의 부피 측정 에너지 밀도가 낮기 때문에 CO2 배출량을 약 7%만 줄일 수 있습니다. 한편, 기존 가스 네트워크를 통해 순수 수소를 공급하려면 광범위한 인프라와 최종 사용 장치의 수정 또는 교체가 필요합니다. 지역적 특성에 따라, 이러한 최종 사용 요건은 천연 가스 네트워크의 수소 혼합 허용도에 대한 가장 제한적인 조건이 될 수 있으며(NREL 2013), 혼합 수소가 건물 가스 분배 시스템과 가스 연소 장치에 미치는 장기적인 영향을 이해하기 위해 더 많은 연구가 필요합니다. 순수한 수소의 공급은 장기적으로는 가스 네트워크를 탈탄소화하기 위한 방법으로 검토되고 있지만, 이 접근방식은 광범위한 유통 인프라와 수요측 장비 수정 또는 교체를 필요로 할 것입니다(EPRI 2020). 유럽에서는 현재 순수 수소에 대한 운영을 위해 일부 최종 사용 장비가 개발되고 있지만, 수소 연소 장비의 제품 포트폴리오를 작성하려면 더 많은 작업이 필요합니다.
유틸리티와 최종 사용자가 최종 사용 부하 유연성과 에너지 시스템 복원력을 우선시함에 따라 구축된 환경에서 중복성을 보장하는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다. 따라서, 이러한 기술(예: 정지 엔진, 터빈 및 연료 전지)이 건물 탈탄소화 목표를 지원하기 위해 설계, 설치 및 운영되도록 보장하는 열과 전력 조합에 대한 비용 효율적인 접근 방식을 개발하고 배치하는 것이 중요합니다. 마찬가지로, 현장 에너지 스토리지 기술은 최대 에너지 수요를 완화하면서 복원력 목표를 지원하도록 최적화될 수 있습니다. 이러한 솔루션은 건물 내 AEC 활용 기회를 나타내며 개별 건물 및 지역사회 규모 모두에 배치될 수 있습니다. 대규모 건물의 연소 장비에서 직접 CO2를 포집할 수 있는 분산형 탄소 포집 솔루션도 등장하고 있으며, 이는 특히 CO2 수집, 분배 및 활용 기반 시설에 대해 규모의 경제가 발생할 수 있는 도시 중심에서 탈탄소화하기 어려운 건물에 과도기적 배출 저감 전략을 제공할 수 있습니다.
최종 사용 장비, 건설 및 설계 기술, 수명 및 잔여 수명, 내장형/가용 인프라, 기후 구역, 건축 법규 및 표준, 사회경제적 계층의 변화와 함께 전 세계 건물 재고의 엄청난 다양성으로 인해 광범위한 솔루션 포트폴리오 건물의 탈탄소화 문제를 해결해야 합니다. 또 다른 문제는 건물의 긴 수명입니다. 예를 들어 미국 주택의 평균 수명은 130년(Ianchenko 2020)입니다. 이는 2050년 내에 건물의 탄소를 제거하려는 노력의 대부분이 오늘날 존재하는 건물과 관련이 있다는 것을 의미합니다. 따라서 에너지 수요가 대부분 전기로 공급될 수 있는 새 건물과 달리 연료(천연가스, 프로판 및 연료유)가 직접 공급되는 기존 건물에는 다양한 탈탄화 솔루션이 적용됩니다. 따라서, 이 TSC는 탈탄소화 방법의 두 가지 주요 "분기"를 설명합니다. 이는 주로 연료 연소 방법 및 전기 방법으로, 여기서 적용 가능한 건물 및 기술 요구 사항은 그림 25에 따라 대략적으로 다릅니다. 전기 방법은 탈탄소화 구축에 중요한 역할을 할 것으로 예상되지만 LCRI의 연구 초점은 연료 연소 방법에 있습니다.
# 주요 연구 질문
LCRI 과정에서 TSC는 다음과 같은 연구 문제를 해결하고자 합니다.
건물에서 AEC/천연가스 혼합물과 100% AEC를 모두 사용하여 공간 조절, 온수 난방 및 요리를 할 때의 기술 경제적 잠재력 어느 정도이며, 대체 건물 탈탄소화 방법(예: 전기화, 하이브리드 이중 연료 장비)에 대한 경쟁력은 어느 정도입니까?
가변적인 천연 가스-수소 농도는 수요측 장비와 장비에 어떤 영향을 미칩니까? 다양한 천연 가스-수소 구성은 기존 천연 가스 장비의 장비, 불꽃 및 배기에 어떤 영향을 미칩니까?
주거 및 상업용 건물에 AEC를 채택하려면 어떤 고객 교육/수락 및 설치자 교육이 필요합니까?
건물에 대한 직접 탄소 포집 기술을 발전시키기 위해 어떤 RD&D가 필요합니까? 비용 효율적인 탈탄소화 옵션이 될 수 있는 응용 분야는 무엇입니까?
AEC를 활용하려면 건물의 기존 최종 사용 장비에 대한 어떤 개조/애프터마켓 수정이 필요합니까? 건물 내에서 수소를 안전하게 배포, 저장 및 활용하려면 어떤 개조 또는 새로운 건축 접근 방식이 필요합니까?
AEC의 현장 저장 및 활용은 수요측 그리드 서비스 제공에 대한 탄력성과 효과적이고 확장 가능한 접근 방식을 보장하는 데 어떤 역할을 할 수 있습니까?
AEC 방법을 통한 기존 주택의 탈탄소화에 대해 체계적이고 확장 가능하며 공평한 접근 방식을 개발하기 위해 어떤 조치를 취해야 합니까? 저소득 및 소외된 지역사회에 대한 탈탄소화 조치를 구축하는 비용, 건강, 안전 및 환경적 영향은 무엇입니까?
가정과 기업에서 수소를 안전하고 안정적으로 사용하려면 어떤 새로운 유지 관리 관행, 규정 및 표준, 기술(예: 누출 감지기)을 개발해야 합니까?
# 연구 목표
제안된 연구 노력 및 관련 목표에 대한 요약이 아래에 나와 있습니다.
# 목표 1: 하위 부문 구축을 위한 탈탄소화 방법을 식별하기 위한 분석 프레임워크 개발
전략 1: 건물 탈탄소화 옵션의 범위를 구성하기 위해 확립된 분석 도구와 맞춤형 분석 도구의 조합을 활용합니다.
조치: 적용 가능한 옵션 및 절충안을 식별합니다(예: 유익한 전기화, AEC의 직접 사용, 하이브리드 방식).
조치: 지역적 문제, 현재 및 예상되는 BAS(Business-as-usual) 에너지 부하 및 수요, 기타 기능을 식별합니다.
# 목표 2: 실행 가능한 AEC 기반 탈탄소화 방법의 기술 경제적 평가 수행
전략 1: 초기 평가를 완료하기 위한 경계 조건 및 가정 개발
조치: 제공되는 AEC의 대략적인 비용, 비교 기반 시설 업그레이드/전환 비용(건물 내부/상류), 탄력적인 에너지 시스템/'이상치' 이벤트(예: 극한 날씨)의 중요성 및 정량화 및 기타 중요한 고려 사항을 결정합니다.
조치: 2030년 및 2050년 시나리오에서 분할된 건물 재고 전반에 걸쳐 에너지, 배출 및 비용 영향을 수량화하고 비교합니다.
# 목표 3: 선진 기술 개발 가속화를 위한 노력 식별 및 주도
전략 1: AEC의 비용 경쟁력 있는 적용으로 이어질 수 있는 새로운 기술 식별 및 평가
조치: 새로운 기술을 모니터링하여 혁신적인 재료 및 프로세스를 식별합니다.
조치: 기술이 등장함에 따라 가능성을 평가하고 채택을 가속화하기 위해 잠재적인 벤치 또는 소규모 데모의 우선 순위를 지정합니다.
# 다른 기술 소위원회와 공동 연구 분야
아래 목록은 다른 TSC의 활동과의 공동 연구 및 통합이 필요한 영역을 요약한 것입니다.
저장 및 전달 TSC는 건물 중 하나 또는 집합의 재산 경계 내에서 AEC의 안전한 배포, 계량 및 구내 보관에 필요한 통찰력을 제공합니다.
건물 및 지역사회 규모의 발전은 AEC를 사용 지점 또는 그 근처에서 전기 및/또는 열로 변환하는 기술적 고려 사항을 더 깊이 이해할 수 있도록 하기 위해 반드시 발전 TSC의 전문 지식이 필요합니다.