KR20180036859A - 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템 - Google Patents

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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해, 폐기물에너지 기반의 신재생 에너지에서 생산된 전기 및 폐열을 효율적으로 활용할 수 있으며 대용량화가 가능한, 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 열 시스템, 수소 저장장치, 양방향 수전해/발전장치, 공기 블로워를 포함한다. 수소 저장 장치는 수소가 저장된다. 양방향 수전해/발전장치는 열 시스템으로부터 공급되는 스팀과 외부에서 공급되는 전기에 의해 수전해 반응을 수행하여 수소 및 산소를 생산하는 수전해 모드, 또는 수소 저장장치로부터 공급받은 수소와 외부에서 공급받은 산소간의 전기화학반응에 의해서 전기와 물을 생산하는 연료전지 모드로 작동한다. 공기 블로워는 양방향 수전해/발전장치와 연결되어, 양방향 수전해/발전장치에 공기를 공급한다. 상기 양방향 수전해/발전장치는 수소극, 공기극, 열교환부, 재순환 블로워를 포함한다. 수소극은 외부에서 공급된 스팀으로부터 수소를 생산해내거나, 외부에서 공급된 수소로부터 스팀을 생산해낸다. 공기극은 공기 블로워에 의해 공급된 공기로부터 산소를 이송하거나, 산소이온을 수소극으로 전달시킨다. 열교환부는 수소극으로부터 배출되는 제 1 배출가스 및 공기극으로부터 배출되는 제 2 배출가스의 열과 외부에서 공급되는 스팀 및 공기를 열교환시킨다. 재순환 블로워는 열교환부를 거친 제 1 배출가스를 순환시켜 수소극으로 재공급한다.

Description

신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템 {Renewable energy hybrid system with reversible SOFC/SOEC}
본 발명은 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신재생에너지를 이용한 발전시스템에서 발생하는 잉여전력을 고효율로 수소로 전환시킬 수 있는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템에 관한 것이다
현재 신재생에너지 보급확대 정책에 따라 발전사업자에게 총발전량에서 일정비율을 신재생에너지로 공급하도록 의무화하는 제도, 즉 ‘신재생에너지 의무할당제(RPS ; Renewable Portfolio Standard)’가 시행되고 있다. 이에 따라 발전설비용량이 500MW 이상인 발전사업자로서 선정된 대상 업체들은 매년 2%의 발전량을 신재생에너지원으로 공급해야 하므로, 대상 업체들은 직접 신재생 에너지 발전설비를 도입하거나 다른 신재생 에너지 발전 사업자의 인증서(RECㆍ발전량)를 구매해 의무할당량을 채워야 하는 실정이다.
따라서, 태양광이나 풍력과 같은 재생에너지를 이용한 발전 시스템에 대한 연구가 진행되고 있으며, 특히, 재생에너지를 이용한 발전 시스템의 경우 자연환경에 따라 전기출력이 변동되므로 전력수요량 이상의 여유전력이 발생하는 경우 이를 저장하고 이용하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.
예를 들어, 한국특허 등록번호 제10-0776353호에는 재생 에너지 발전설비로부터 전력수요량 이상의 여유전력이 발생하면 수전해 장치를 사용하여 수소를 생산하여 저장해 두었다가 발전량이 적을 경우 저장된 수소를 이용하여 연료전지에서 전력을 생산 및 공급할 수 있게 하는 수소에너지를 이용한 독립형 에너지 시스템을 개시하고 있다. 한편, 고온형 수전해 및 연료전지 기술을 기반으로 한 가역 연료전지-수전해 시스템은 700℃ 이상의 작동환경 및 고온의 수증기를 만들어주기 위한 열원을 요구하고 있다. 현재까지 유럽(독일)을 중심으로 한 태양열 에너지 활용 기술, 유럽(아이슬랜드)의 지열 에너지 활용 기술 및 미국의 초고온형 4세대 원자로 활용 기술이 가능성 있는 열에너지 공급 기술로 거론되고 있는 실정이다.
그러나 태양에너지는 기후 및 시간에 따라 에너지량의 변동이 매우 큰 단점이 있으며, 아이슬랜드의 지열 에너지 활용 기술은 지각이 매우 불안정한 일부 지역에 국한된 에너지 활용 기술이라는 한계가 존재하였다. 초고온형 4세대 원자력 활용 기술 역시 최근 전 세계적인 원자력 에너지 감축 및 신재생에너지 확대 경향화 배치되어 기술의 실용화 및 확대 적용에 한계가 존재하고 있다.
대한민국 등록특허번호 제10-0776353호(발명의 명칭: 수소에너지를 이용한 독립형 에너지 시스템, 공고일: 2007.11.07)
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해, 폐기물에너지 기반의 신재생 에너지에서 생산된 전기 및 폐열을 효율적으로 활용할 수 있으며 대용량화가 가능한, 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 스팀을 생산하는 열 시스템; 수소가 저장되는 수소 저장장치; 상기 열 시스템으로부터 공급되는 스팀과 외부에서 공급되는 전기에 의해 수전해 반응을 수행하여 수소 및 산소를 생산하는 수전해 모드, 또는 상기 수소 저장장치로부터 공급받은 수소와 외부에서 공급받은 산소간의 전기화학반응에 의해서 전기와 물을 생산하는 연료전지 모드로 작동하는 양방향 수전해/발전장치; 상기 양방향 수전해/발전장치와 연결되어, 상기 양방향 수전해/발전장치에 공기를 공급하는 공기 블로워;를 포함하며, 상기 양방향 수전해/발전장치는 외부에서 공급된 스팀으로부터 수소를 생산하거나, 또는 상기 수소 저장장치에서 공급된 수소로부터 스팀을 생성해내는 수소극과, 상기 공기 블로워에 의해 공급된 공기를 이용하여 상기 수소극으로 산소를 전달하거나, 또는 상기 수소극으로부터 전달받은 산소를 이송하는 공기극을 구비하고, 상기 수소극으로부터 배출되는 제 1 배출가스 및 상기 공기극으로부터 배출되는 제 2 배출가스의 열과 외부에서 공급되는 스팀 및 공기를 열교환시키는 열교환부와, 상기 열교환부를 거친 제 1 배출가스를 순환시켜 상기 수소극으로 재공급하는 재순환 블로워를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템을 제공한다.
스팀을 생산하는 열 시스템; 수소가 저장되는 수소 저장장치; 상기 열 시스템으로부터 공급되는 스팀과 외부에서 공급되는 전기에 의해 수전해 반응을 수행하여 수소 및 산소를 생산하는 수전해 모드, 또는 상기 수소 저장장치로부터 공급받은 수소와 외부에서 공급받은 산소간의 전기화학반응에 의해서 전기와 물을 생산하는 연료전지 모드로 작동하는 양방향 수전해/발전장치; 상기 열 시스템에서 전달되는 스팀에 의해 생산되는 동력을 전달받아 상기 양방향 수전해/발전장치로 공기를 공급하는 터보차져;를 포함하며, 상기 양방향 수전해/발전장치는 외부에서 공급된 스팀으로부터 수소를 생산하거나, 또는 상기 수소 저장장치에서 공급된 수소로부터 스팀을 생성해내는 수소극과, 상기 터보차져에 의해 공급된 공기를 이용하여 상기 수소극으로 산소를 전달하거나, 또는 상기 수소극으로부터 전달받은 산소를 이송하는 공기극을 구비하고, 상기 수소극으로부터 배출되는 제 1 배출가스 및 상기 공기극으로부터 배출되는 제 2 배출가스의 열과 외부에서 공급되는 스팀 및 공기를 열교환시키는 열교환부와, 상기 열교환부를 거친 제 1 배출가스를 순환시키는 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템을 제공한다.
상기 열 교환부에 포함되어 상기 수소극으로부터 배출되는 제 1 배출가스를 냉각시키는 제 4 열교환기와, 상기 제 4 열교환기를 거친 제 1 배출가스의 수분을 제거하는 건조기와, 상기 건조기를 거친 제 1 배출가스를 압축하여 상기 수소 저장장치로 공급하는 압축기를 더 포함하며, 상기 제 4 열교환기는 압축기를 통과한 제 1 배출가스를 승온시킬 수 있다.
상기 수소 저장장치는 상기 양방향 수전해/발전장치와 연결되어 상기 수전해 모드에 의해 생산된 수소를 저장하거나, 상기 연료전지 모드로 작동할 때 상기 양방향 수전해/발전장치로 저장되어 있던 수소를 공급할 수 있다.
상기 열 교환부는, 상기 수소극의 출구와 연결된 제 1 유로를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 상기 열 시스템과 상기 수소극의 입구를 연결하는 제 2 유로를 통해 이송되는 제 1 혼합가스의 열을 서로 열교환시키는 제 1 열교환기와, 상기 제 1 유로와 연결된 제 3 유로를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 상기 공기 블로워의 입구와 연결된 제 4 유로를 통해 이송되는 공기의 열을 서로 열교환시키는 제 2 열교환기와, 상기 제 4 유로와 연결된 제 5 유로를 통해 이송되는 공기의 열과, 상기 공기극의 출구와 연결될 제 6 유로를 통해 이송되는 제 2 배출가스의 열을 서로 열교환시키는 제 3 열교환기를 포함하며, 상기 제 1 혼합가스는 상기 열 시스템으로부터 공급되는 스팀 또는 수소 저장장치로부터 공급되는 수소와, 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기를 거쳐 상기 재순환 블로워에 의해 상기 제 2 유로로 유입되는 제 1 배출가스가 혼합될 수 있다.
상기 양방향 수전해/발전장치가 상기 수전해 모드일 경우, 상기 수소극으로부터 배출되어 제 1 유로와 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 거친 제 1 배출가스 중 일부는 상기 제 3 유로와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 7 유로를 통해 상기 제 4 열교환기로 이송되고, 나머지는 상기 재순환 블로워에 의하여 상기 제 2 유로와 연결된 제 8 유로를 통해 상기 제 2 유로로 이송되어 제 1 열교환기를 거쳐 수소극으로 공급되며, 상기 제 4 열교환기로 이송된 제 1 배출가스는 상기 건조기 및 상기 압축기를 거치면서 수소로 변환되어 상기 압축기의 출구와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 9 유로를 통해 다시 상기 제 4 열교환기로 이송되고, 상기 제 4 열교환기로 이송된 수소는 상기 제 4 열교환기의 출구와 상기 수소 저장장치의 입구를 연결하는 제 12 유로를 통해 상기 수소 저장장치로 이동될 수 있다.
상기 양방향 수전해/발전장치가 상기 연료전지 모드일 경우, 상기 수소 저장장치에 저장된 수소는 상기 수소 저장장치의 입구와 상기 제 2 유로를 연결하는 제 13 유로를 거쳐 제 2 유로로 이송되어 수소극으로 공급되고, 상기 수소극으로부터 배출되어 상기 제 1 열교환기, 상기 제 2 열교환기 및 상기 제 4 열교환기를 순차적으로 거친 제 1 배출가스는 상기 건조기를 거치면서 수소로 변환되어 상기 건조기의 출구와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 10 유로를 통해 다시 상기 제 4 열교환기로 이송되고, 상기 제 4 열교환기로 이송된 수소는 상기 재순환 블로워에 의하여 상기 제 4 열교환기의 출구와 상기 제 8 유로를 연결하는 제 11 유로를 거쳐 상기 제 2 유로로 이송되어 상기 수소극으로 공급될 수 있다.
상기 열 교환부는, 상기 수소극의 출구와 연결된 제 1 유로를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 상기 열 시스템과 상기 수소극의 입구를 연결하는 제 2 유로를 통해 이송되는 제 1 혼합가스의 열을 서로 열교환시키는 제 1 열교환기와, 상기 제 1 유로와 연결된 제 3 유로를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 상기 터보차져의 입구와 연결된 제 4 유로를 통해 이송되는 공기의 열을 서로 열교환시키는 제 2 열교환기와, 상기 제 4 유로와 연결된 제 5 유로를 통해 이송되는 공기의 열과, 상기 공기극의 출구와 연결될 제 6 유로를 통해 이송되는 제 2 배출가스의 열을 서로 열교환시키는 제 3 열교환기를 포함하며, 상기 제 1 혼합가스는 상기 열 시스템으로부터 공급되는 스팀 또는 수소 저장장치로부터 공급되는 수소와, 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기를 거쳐 상기 이젝터에 의해 상기 제 2 유로로 유입되는 제 1 배출가스가 혼합될 수 있다.
상기 양방향 수전해/발전장치가 상기 수전해 모드일 경우, 상기 수소극으로부터 배출되어 제 1 유로와 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 거친 제 1 배출가스 중 일부는 상기 제 3 유로와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 7 유로를 통해 상기 제 4 열교환기로 이송되고, 나머지는 상기 이젝터에 의하여 상기 제 2 유로와 연결된 제 8 유로를 통해 상기 제 2 유로로 이송되어 제 1 열교환기를 거쳐 수소극으로 공급되며, 상기 제 4 열교환기로 이송된 제 1 배출가스는 상기 건조기 및 상기 압축기를 거치면서 수분이 제거된 수소로 변환되어 상기 압축기의 출구와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 9 유로를 통해 다시 상기 제 4 열교환기로 이송되고, 상기 제 4 열교환기로 이송된 수소는 상기 제 4 열교환기의 출구와 상기 수소 저장장치의 입구를 연결하는 제 12 유로를 통해 상기 수소 저장장치로 이동될 수 있다.
상기 양방향 수전해/발전장치가 상기 연료전지 모드일 경우, 상기 수소 저장장치에 저장된 수소는 상기 수소 저장장치의 입구와 상기 제 2 유로를 연결하는 제 13 유로를 거쳐 제 2 유로로 이송되어 수소극으로 공급되고, 상기 수소극으로부터 배출되어 상기 제 1 열교환기, 상기 제 2 열교환기 및 상기 제 4 열교환기를 순차적으로 거친 제 1 배출가스는 상기 건조기를 거치면서 수분이 제거된 수소로 변환되어 상기 건조기의 출구와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 10 유로를 통해 다시 상기 제 4 열교환기로 이송되고, 상기 제 4 열교환기로 이송된 수소는 상기 이젝터에 의하여 상기 제 4 열교환기의 출구와 상기 제 8 유로를 연결하는 제 11 유로를 거쳐 상기 제 2 유로로 이송되어 상기 수소극으로 공급될 수 있다.
상기 열 시스템은 폐기물 고형연료 보일러 시스템, 열병합 발전 시스템, 일반 보일러 시스템, 복합발전 시스템 및 폐기물 소각 시스템 중 어느 하나일 수 있다.
상기 열 시스템에서 상기 양방향 수전해/발전장치로 공급되는 스팀의 온도는 650℃ 내지 750℃ 내의 범위를 가질 수 있다.
상기 양방향 수전해/발전장치는 고체산화물 수전해기 및 고체산화물 연료전지일 수 있다.
상기 수전해모드에서 외부에서 공급되는 전기는 신재생 에너지에 의한 전기일 수 있다.
상기 신재생 에너지는 태양광, 풍력, 소수력, 지열 ,해양에너지 또는 폐기물에너지일 수 있다.
본 발명에 따른 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 고온의 스팀을 양방향 수전해/발전장치에 일정하게 공급함으로써 양질의 수소를 효율적으로 생산할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 고품질의 제어 가능한 대량 열원을 기반으로 시스템의 대용량화가 가능해 지는 이점이 있다.
셋째, 신재생 에너지를 이용한 발전시스템에서 발생하는 잉여전력을 사용하여 높은 효율로 수소를 전환할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템의 제 1 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 양방향 수전해/발전 시스템에 있어서, 수전해 모드로 작동되는 양방향 수전해/발전장치의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 양방향 수전해/발전 시스템에 있어서, 연료전지 모드로 작동되는 양방향 수전해/발전장치의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템의 제 2 실시 예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 양방향 수전해/발전 시스템에 있어서, 수전해 모드로 작동되는 양방향 수전해/발전장치의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 4의 양방향 수전해/발전 시스템에 있어서, 연료전지 모드로 작동되는 양방향 수전해/발전장치의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템의 제 1 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템은 열 시스템(10), 수소 저장장치(44), 양방향 수전해/발전장치, 공기 블로워(61), 열교환부, 재순환 블로워(62), 건조기(46), 압축기(47)를 포함한다.
열 시스템(10)은 스팀을 발생시켜 양방향 수전해/발전장치에 공급함으로써 양방향 수전해/발전장치가 수소를 생산할 수 있도록 하며, 폐기물 고형연료 보일러 시스템, 열병합 발전 시스템, 일반 보일러 시스템, 복합발전 시스템 및 폐기물 소각 시스템 중 어느 하나일 수 있다.
열 시스템(10)에서 양방향 수전해/발전장치로 공급하는 스팀은 650℃ 내지 750℃ 내의 범위의 온도를 유지하며 양방향 수전해/발전장치로 공급되는데, 이는 물의 전기분해에 요구되는 열역학적 총 에너지 중 열에너지를 높여줌으로써 양방향 수전해/발전장치에 소모되는 전기에너지가 최소화 되고 효율이 향상될 수 있게 한다.
또한, 열 시스템(10)은 고열승온장치를 포함할 수 있으며, 이에 따라 열 시스템(10)에서 생산되는 스팀의 온도나 압력에 따라 고열승온장치를 이용하여 열 시스템(10)에서 발생한 스팀을 승온시켜 고온의 스팀을 생산할 수도 있다.
예를 들어, 폐기물 보일러에서 40bar의 압력과 400℃의 온도로 발생되는 스팀을 고열승온장치를 이용하여 3bar의 압력과 700℃의 온도 변환시켜 양방향 수전해/발전장치로 공급할 수 있다.
수소 저장장치(44)는 양방향 수전해/발전장치가 수전해 모드로 작동될 때 발생된 수소를 저장하거나, 또는 양방향 수전해/발전장치가 연료전지 모드로 작동될 때 양방향 수전해/발전장치에 수소를 공급한다.
구체적으로, 수소 저장장치(44)는 물리적 압력차에 의한 방식, 수소 저장 합금(메탈 하이드라이드)에 의한 방식, 나노케이지에 의한 방식, 액체 수소 저장 방식 등의 수소 저장 탱크일 수 있다. 수소 저장 탱크는 수전해 장치에서 생산된 수소를 저장하는 탱크로서 안정성을 위해 수소압력을 확인하고 제어하기 위한 압력계와 압력방출밸브를 구비할 수 있다.
수소 저장 합금에 의한 방식의 경우, 수소 저장장치(44)는 저장되는 수소가 반응하여 발생되는 발열반응으로부터 적정한 온도가 유지될 수 있도록, 작동 온도에 따라 시스템 배출가스 또는 외부 공기를 유입시켜 수소 저장장치(44)의 온도를 유지시키는 온도유지장치(44a)가 포함될 수 있다.
또한, 수소 저장장치(44)에 저장된 수소는 다시 연료전지의 원료로 사용될 수 있으며, 저장 및 수송의 과정을 거쳐 암모니아 합성, 철강 제련 및 재처리, 수소 충전소 등 기존의 수소 활용 기술에 모두 응용되어 이용될 수 있다.
공기 블로워(61)는 양방향 수전해/발전장치와 연결되어, 양방향 수전해/발전장치에 공기를 공급한다.
양방향 수전해/발전장치는 열 시스템(10)으로부터 공급되는 스팀과 외부에서 공급되는 전기에 의해 수전해 반응을 수행하여 수소 및 산소를 생산하는 수전해 모드, 또는 수소 저장장치(44)로부터 공급받은 수소와 외부에서 공급받은 산소간의 전기화학반응에 의해서 전기와 물을 생산하는 연료전지 모드로 작동한다.
구체적으로 양방향 수전해/발전장치는 수소극(41), 공기극(42)이 구비된다.
수소극(41)은 수전해 모드 시, 외부에서 공급된 스팀으로부터 수소를 생산해내며, 수소극(41)으로부터 수소(H2)와 미처 수소로 변환되지 못한 스팀(H2O)이 포함된 제 1 배출가스를 배출한다. 또한, 수소극(41)은 연료전지 모드 시, 외부에서 공급된 수소로부터 스팀을 생산해내며, 수소극(41)으로부터 스팀(H2O)과 미처 스팀으로 변환되지 못한 수소(H2)가 포함된 제 1 배출가스를 배출한다.
공기극(42)은 수전해 모드 시, 수소극(41)으로부터 전해질을 통해 산소를 전달받으며, 공기 블로워(61)에 의해 공급된 공기를 이용하여 수소극(41)으로부터 전달받은 산소를 이송하며, 공기극(42)으로부터 산소(O2)와 공기(Air)가 포함된 제 2 배출가스를 배출한다. 또한 공기극(42)은 연료전지 모드 시, 공기 블로워(61)에 의해 공기를 공급받아 전해질을 통해 산소를 수소극(41)으로 전달하며, 공기극(42)으로부터 질소(N2)와 공기(Air)를 배출한다.
열교환부는 수소극(41)에서 배출되는 제 1 배출가스 및 공기극(42)에서 배출되는 제 2 배출가스의 열과 외부에서 공급되는 스팀 및 공기를 서로 열교환시킨다.
열교환부에서 제 1 배출가스 및 제 2 배출가스에 의해 승온되는 공기와 수소는 각각 공기극(42) 및 수소극(41)에 유입되어 전기를 생산하거나, 수소를 생산해 내는데 사용된다.
구체적으로, 열 교환부는 제 1 열교환기(51), 제 2 열교환기(52) 및 제 3 열교환기(53) 및 제 4 열교환기(54)를 포함한다.
제 1 열교환기(51)는 수소극(41)의 출구와 연결된 제 1 유로(201)를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 열 시스템(10)과 수소극(41)의 입구를 연결하는 제 2 유로(202)를 통해 이송되는 제 1 혼합가스의 열을 서로 열교환시킴으로써 수소극(41)으로 수소와 스팀의 온도가 700℃를 가지며 공급되도록 한다.
제 2 열교환기(52)는 제 1 유로(201)와 연결된 제 3 유로(203)를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 공기 블로워(61)의 입구와 연결된 제 4 유로(204)를 통해 이송되는 공기의 열을 서로 열교환시킴으로써 공기의 온도를 상승시킨다.
제 3 열교환기(53)는 제 4 유로(204)와 연결된 제 5 유로(205)를 통해 이송되는 공기와, 공기극(42)의 출구와 연결될 제 6 유로(206)를 통해 이송되는 700℃의 제 2 배출가스를 서로 열교환시킴으로써 공기의 온도를 상승시킨다.
이때, 제 1 혼합가스는 열 시스템(10)으로부터 공급되는 스팀과, 제 1 열교환기(51) 및 제 2 열교환기(52)를 거쳐 재순환 블로워(62)에 의해 제 2 유로(202)로 유입되는 제 1 배출가스를 의미한다.
재순환 블로워(62)는 제 1 배출가스를 순환시키는 순환장치로, 열교환부를 거친 제 1 배출가스를 순환시켜 수소극(41)으로 이송시킨다.
제 4 열교환기(54)는 수소극(41)으로부터 배출되는 제 1 배출가스를 냉각시키며, 제 4 열교환기(54)에 의하여 제 2 열교환기(52)를 거쳐 이송된 제 1 배출가스를 냉각시키며, 건조기(46)를 거쳐 수분이 다량 제거된 고순도의 수소를 승온시킨다.
건조기(46)는 제 4 열교환기(54)를 거친 제 1 배출가스 중 수분을 제거하여, 제 1 배출가스에 포함되어 있던 수분을 다량 제거하여 고순도의 수소로 변환 시킨다.
압축기(47)는 건조기(46)를 거친 제 1 배출가스 즉, 수소가 압축된 상태로 수소 저장장치(44)로 공급될 수 있도록 수소를 압축한다.
또한, 양방향 수전해/발전장치는 고체산화물 수전해기 및 고체산화물 연료전지일 수 있다.
도 2를 참조하여 양방향 수전해/발전장치가 수전해 모드일 경우를 설명하면 다음과 같다.
열 시스템(10)으로부터 공급되는 스팀과 외부에서 공급되는 전기에 의해 수전해 반응을 수행하여 수소 및 산소를 생산해내는 수전해 모드의 경우, 신재생 에너지로부터 전달받은 전기는 전력변환기(43)를 경유하여 양방향 수전해/발전장치로 전달되고, 수소극(41)으로부터 배출되어 제 1 유로(201)와 제 1 열교환기(51) 및 제 2 열교환기(52)를 거친 제 1 배출가스 중 일부는 제 3 유로(203)와 제 4 열교환기(54)의 입구를 연결하는 제 7 유로(207)를 통해 제 4 열교환기(54)로 이송되고, 나머지는 재순환 블로워(62)에 의하여 제 2 유로(202)와 연결되어 있으며, 제 2 밸브(302)가 배치된 제 8 유로(208)를 통해 제 2 유로(202)로 이송된다.
먼저 제 7 유로(207)를 통해 제 4 열교환기(54)로 이송되는 제 1 배출가스를 설명하면, 제 4 열교환기(54)로 이송된 제 1 배출가스는 건조기(46)를 거치면서 제 1 배출가스에 포함되어 있던 수분이 다량 제거되어 고순도의 수소로 변환되고, 이에 따라 수소로 구성된 제 1 배출가스는 압축기(47)를 거치면서 압축되어 압축기(47)의 출구와 제 4 열교환기(54)의 입구를 연결하는 제 9 유로(209)를 통해 다시 제 4 열교환기(54)로 이송되며, 제 4 열교환기(54)로 이송된 수소는 제 4 열교환기(54)의 출구와 수소 저장장치(44)의 입구를 연결하는 제 12 유로(212)를 통해 수소 저장장치(44)로 저장된다.
다음으로 제 8 유로(208)를 통해 제 2 유로(202)로 이송되는 제 1 배출가스를 설명하면, 제 8 유로(208)에 배치된 재순환 블로워(62)에 의해 제 1 배출가스는 제 8 유로(208)를 거쳐 제 2 유로(202)로 이송되며, 열 시스템(10)에서 공급되는 스팀과 혼합되어 제 1 열교환기(51)를 거쳐 수소극(41)으로 유입된다.
이때, 제 2 유로(202)와 제 13 유로(213)가 교차되는 유로 상에 배치되어 개폐 방향에 따라 열 시스템(10)으로부터 수소극(41)으로 전달되는 스팀의 공급 여부 및 수소 저장장치(44)로부터 제 2 유로(202)로 전달되는 수소의 공급 여부를 결정하는 제 1 밸브(301)는 열 시스템(10)과 제 2 유로(202) 간의 연결은 개방시키고 수소 저장장치(44)와 제 2 유로(202) 간의 연결은 폐쇄시킴으로써 열 시스템(10)에서 발생하는 스팀이 수소극(41)으로 전달될 수 있도록 한다.
또한, 제 8 유로(208) 상에 배치되어 개폐 여부에 따라 제 1 배출가스가 재순환 블로워(62)에 의해 제 2 유로(202)로 이송되는 이송 여부를 결정하는 제 2 밸브(302)가 개방됨으로써 제 1 배출가스가 제 8 유로(208)를 경유해 제 2 유로(202)로 이송될 수 있도록 한다.
또한, 제 9 유로(209)와 제 10 유로(210)가 교차되는 유로 상에 배치되어 개폐 방향에 따라 제 1 배출가스의 이송 방향을 결정하는 제 3 밸브(303)는 제 9 유로(209) 방향으로는 개방시키고 제 10 유로(210) 방향으로는 폐쇄시킴으로써 제 1 배출가스가 제 9 유로(209)를 거쳐 압축기(47)에서 압축될 수 있도록 한다.
또한, 제 11 유로(211)와 제 12 유로(212)가 교차되는 유로 상에 배치되어 개폐 방향에 따라 제 1 배출가스의 이송방향을 결정하는 제 4 밸브(304)는, 제 12 유로(212) 방향으로는 개방시키고 제 11 유로(211) 방향으로는 폐쇄시킴으로써 압축된 수소가 수소 저장장치(44)로 이송되어 저장될 수 있도록 한다.
그리고, 양방향 수전해/발전장치가 수전해 모드일 경우 공기 블로워(61)로부터 유입되는 공기는 수소극(41)으로부터 전해질을 통해 전달받은 산소이온의 이송을 돕는 캐리어 가스의 역할을 수행한다.
위에 상술된 바와 같이, 양방향 수전해/발전장치가 수전해 모드로 가동됨에 따라 결과적으로 수소가 생산되며, 생산된 수소는 압축과정을 거쳐 수소 저장장치(44)에 저장된다.
도 3을 참조하여 양방향 수전해/발전장치가 연료전지 모드일 경우를 설명하면 다음과 같다.
양방향 수전해/발전장치가 수소 저장장치(44)로부터 공급받은 수소와 외부에서 공급받은 산소간의 전기화학반응에 의해서 전기와 물을 생산하는 연료전지 모드일 경우, 수소 저장장치(44)에 저장된 수소는 수소 저장장치(44)의 입구와 제 2 유로(202)를 연결하는 제 13 유로(213)를 거쳐 제 2 유로(202)로 이송되어 수소극(41)으로 공급된다.
이때, 제 1 밸브(301)는 제 1 밸브(301)는 열 시스템(10)과 제 2 유로(202) 간의 연결은 폐쇄시키고 수소 저장장치(44)와 제 2 유로(202) 간의 연결은 개방시킴으로써 수소 저장장치(44)에 저장되어 있는 수소가 제 2 유로(202)를 통해 수소극(41)으로 이송될 수 있도록 한다.
수소극(41)으로부터 배출되어 제 1 열교환기(51), 2 열교환기 및 제 4 열교환기(54)를 순차적으로 거친 제 1 배출가스는 건조기(46)를 거치면서 수소로 변환되어 건조기(46)의 출구와 제 4 열교환기(54)의 입구를 연결하는 제 10 유로(210)를 통해 다시 제 4 열교환기(54)로 이송된다.
이때, 제 2 밸브(302)가 폐쇄됨으로써 제 1 배출가스는 제 7 유로(207)로만 이동이 가능해지고, 제 3 밸브(303)가 제 9 유로(209) 방향으로는 폐쇄되고 제 10 유로(210) 방향으로는 개방됨으로써 건조기(46)를 거쳐 수분을 다량 제거하여 고순도의 수소로 변환된 제 1 배출가스가 제 10 유로(210)를 따라 제 4 열교환기(54)로 이송될 수 있도록 한다.
제 4 열교환기(54)로 이송된 수소는 재순환 블로워(62)에 의하여 제 4 열교환기(54)의 출구와 제 8 유로(208)를 연결하는 제 11 유로(211)를 거쳐 제 2 유로(202)로 이송되며, 이에 따라 상술한 수소 저장장치(44)에서 이송된 수소와 혼합되어 수소극(41)으로 공급된다.
이때, 제 4 밸브(304)는 제 12 유로(212) 방향으로는 폐쇄되고, 제 11 유로(211) 방향으로는 개방됨으로써 수소가 수소극(41)으로 공급될 수 있도록 한다.
그리고, 양방향 수전해/발전장치가 연료전지 모드일 경우 공기 블로워(61)로부터 유입되는 공기는 전해질을 통해 산소 이온을 수소극(41)으로 전달하고, 공기극(42)이 제 2 배출가스를 이송해낼 수 있도록 공기극(42)으로 공급된다.
위에 상술된 바와 같이, 양방향 수전해/발전장치가 연료전지 모드로 가동됨에 따라 결과적으로 전기와 스팀이 생산되며, 수소극에서의 배출된 수소와 스팀의 혼합가스는 압축과정을 거쳐 수분이 다량 제거되어 고농도의 수소로 변환되고 재순환되어 수소 저장장치로부터 배출된 수소와 혼합되어 수소극으로 다시 공급된다.
도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템의 제 2 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시 예에 따른 양방향 수전해/발전장치의 모드에 따라 열 시스템(10)에서 양방향 수전해/발전장치로 스팀을 공급하여 전기를 생산하고, 수소 저장장치(44)에서 양방향 수전해/발전장치로 수소를 생산하는 구조는 상술한 제 1 실시 예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다만, 본 실시 예에 따른 양방향 수전해/발전장치에 공급되는 공기는 상술한 제 1 실시 예와 달리 터보차져(65)에 의해 공급된다.
터보차져(65)는 열 시스템(10)에서 전달되는 스팀에 의해 생산되는 동력을 전달받아 양방향 수전해/발전장치로 공기를 공급한다.
또한, 본 실시 예에 따른 열교환부를 거친 제 1 배출가스의 순환은 상술한 제 1 실시 예와 달리 이젝터(66)에 의해 이루어 진다.
이젝터(66)는 재순환 블로워(62)와 비교하여 고온에서도 내구성이 좋아 제 1 배출가스의 온도를 낮추는 과정을 생략할 수 있게 하며, 재순환 블로워(62)의 소모동력이 감소되어 에너지 효율 측면에서 향상된 효과를 기대할 수 있다.
이에 따라, 본 실시 예에서의 제 4 유로(204)는 터보차져(65)의 입구와 연결되어 공기가 이송되며, 제 2 유로(202)와 제 8 유로(208)는 이젝터(66)와 연결되어 양방향 수전해/발전장치의 시스템을 이룬다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
10: 열 시스템 201: 제 1 유로
202: 제 2 유로 203: 제 3 유로
204: 제 4 유로 205: 제 5 유로
206: 제 6 유로 207: 제 7 유로
208: 제 8 유로 209: 제 9 유로
210: 제 10 유로 211: 제 11 유로
212: 제 12 유로 213: 제 13 유로
301: 제 1 밸브 302: 제 2 밸브
303: 제 3 밸브 304: 제 4 밸브
41: 수소극 42: 공기극
43: 전력변환기 44: 수소 저장장치
44a: 온도유지장치 46: 건조기
47: 압축기 51: 제 1 열교환기
52: 제 2 열교환기 53: 제 3 열교환기
54: 제 4 열교환기 61: 공기 블로워
62: 재순환 블로워 65: 터보차져
66: 이젝터

Claims (15)

  1. 스팀을 생산하는 열 시스템;
    수소가 저장되는 수소 저장장치;
    상기 열 시스템으로부터 공급되는 스팀과 외부에서 공급되는 전기에 의해 수전해 반응을 수행하여 수소 및 산소를 생산하는 수전해 모드, 또는 상기 수소 저장장치로부터 공급받은 수소와 외부에서 공급받은 산소간의 전기화학반응에 의해서 전기와 물을 생산하는 연료전지 모드로 작동하는 양방향 수전해/발전장치;
    상기 양방향 수전해/발전장치와 연결되어, 상기 양방향 수전해/발전장치에 공기를 공급하는 공기 블로워;를 포함하며,
    상기 양방향 수전해/발전장치는 외부에서 공급된 스팀으로부터 수소를 생산하거나, 또는 상기 수소 저장장치에서 공급된 수소로부터 스팀을 생성해내는 수소극과, 상기 공기 블로워에 의해 공급된 공기를 이용하여 상기 수소극으로 산소를 전달하거나, 또는 상기 수소극으로부터 전달받은 산소를 이송하는 공기극을 구비하고,
    상기 수소극으로부터 배출되는 제 1 배출가스 및 상기 공기극으로부터 배출되는 제 2 배출가스의 열과 외부에서 공급되는 스팀 및 공기를 열교환시키는 열교환부와, 상기 열교환부를 거친 제 1 배출가스를 순환시켜 상기 수소극으로 재공급하는 재순환 블로워를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  2. 스팀을 생산하는 열 시스템;
    수소가 저장되는 수소 저장장치;
    상기 열 시스템으로부터 공급되는 스팀과 외부에서 공급되는 전기에 의해 수전해 반응을 수행하여 수소 및 산소를 생산하는 수전해 모드, 또는 상기 수소 저장장치로부터 공급받은 수소와 외부에서 공급받은 산소간의 전기화학반응에 의해서 전기와 물을 생산하는 연료전지 모드로 작동하는 양방향 수전해/발전장치;
    상기 열 시스템에서 전달되는 스팀에 의해 생산되는 동력을 전달받아 상기 양방향 수전해/발전장치로 공기를 공급하는 터보차져;를 포함하며,
    상기 양방향 수전해/발전장치는 외부에서 공급된 스팀으로부터 수소를 생산하거나, 또는 상기 수소 저장장치에서 공급된 수소로부터 스팀을 생성해내는 수소극과, 상기 터보차져에 의해 공급된 공기를 이용하여 상기 수소극으로 산소를 전달하거나, 또는 상기 수소극으로부터 전달받은 산소를 이송하는 공기극을 구비하고,
    상기 수소극으로부터 배출되는 제 1 배출가스 및 상기 공기극으로부터 배출되는 제 2 배출가스의 열과 외부에서 공급되는 스팀 및 공기를 열교환시키는 열교환부와, 상기 열교환부를 거친 제 1 배출가스를 순환시키는 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열 교환부에 포함되어 상기 수소극으로부터 배출되는 제 1 배출가스를 냉각시키는 제 4 열교환기와, 상기 제 4 열교환기를 거친 제 1 배출가스의 수분을 제거하는 건조기와, 상기 건조기를 거친 제 1 배출가스를 압축하여 상기 수소 저장장치로 공급하는 압축기를 더 포함하며,
    상기 제 4 열교환기는 압축기를 통과한 제 1 배출가스를 승온시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수소 저장장치는 상기 양방향 수전해/발전장치와 연결되어 상기 수전해 모드에 의해 생산된 수소를 저장하거나, 상기 연료전지 모드로 작동할 때 상기 양방향 수전해/발전장치로 저장되어 있던 수소를 공급하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 교환부는,
    상기 수소극의 출구와 연결된 제 1 유로를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 상기 열 시스템과 상기 수소극의 입구를 연결하는 제 2 유로를 통해 이송되는 제 1 혼합가스의 열을 서로 열교환시키는 제 1 열교환기와,
    상기 제 1 유로와 연결된 제 3 유로를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 상기 공기 블로워의 입구와 연결된 제 4 유로를 통해 이송되는 공기의 열을 서로 열교환시키는 제 2 열교환기와,
    상기 제 4 유로와 연결된 제 5 유로를 통해 이송되는 공기의 열과, 상기 공기극의 출구와 연결될 제 6 유로를 통해 이송되는 제 2 배출가스의 열을 서로 열교환시키는 제 3 열교환기를 포함하며,
    상기 제 1 혼합가스는 상기 열 시스템으로부터 공급되는 스팀 또는 수소 저장장치로부터 공급되는 수소와, 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기를 거쳐 상기 재순환 블로워에 의해 상기 제 2 유로로 유입되는 제 1 배출가스가 혼합된 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 양방향 수전해/발전장치가 상기 수전해 모드일 경우,
    상기 수소극으로부터 배출되어 제 1 유로와 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 거친 제 1 배출가스 중 일부는 상기 제 3 유로와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 7 유로를 통해 상기 제 4 열교환기로 이송되고, 나머지는 상기 재순환 블로워에 의하여 상기 제 2 유로와 연결된 제 8 유로를 통해 상기 제 2 유로로 이송되어 제 1 열교환기를 거쳐 수소극으로 공급되며,
    상기 제 4 열교환기로 이송된 제 1 배출가스는 상기 건조기 및 상기 압축기를 거치면서 수소로 변환되어 상기 압축기의 출구와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 9 유로를 통해 다시 상기 제 4 열교환기로 이송되고,
    상기 제 4 열교환기로 이송된 수소는 상기 제 4 열교환기의 출구와 상기 수소 저장장치의 입구를 연결하는 제 12 유로를 통해 상기 수소 저장장치로 이동되는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 양방향 수전해/발전장치가 상기 연료전지 모드일 경우,
    상기 수소 저장장치에 저장된 수소는 상기 수소 저장장치의 입구와 상기 제 2 유로를 연결하는 제 13 유로를 거쳐 제 2 유로로 이송되어 수소극으로 공급되고,
    상기 수소극으로부터 배출되어 상기 제 1 열교환기, 상기 제 2 열교환기 및 상기 제 4 열교환기를 순차적으로 거친 제 1 배출가스는 상기 건조기를 거치면서 수소로 변환되어 상기 건조기의 출구와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 10 유로를 통해 다시 상기 제 4 열교환기로 이송되고,
    상기 제 4 열교환기로 이송된 수소는 상기 재순환 블로워에 의하여 상기 제 4 열교환기의 출구와 상기 제 8 유로를 연결하는 제 11 유로를 거쳐 상기 제 2 유로로 이송되어 상기 수소극으로 공급되는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 교환부는,
    상기 수소극의 출구와 연결된 제 1 유로를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 상기 열 시스템과 상기 수소극의 입구를 연결하는 제 2 유로를 통해 이송되는 제 1 혼합가스의 열을 서로 열교환시키는 제 1 열교환기와,
    상기 제 1 유로와 연결된 제 3 유로를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 상기 터보차져의 입구와 연결된 제 4 유로를 통해 이송되는 공기의 열을 서로 열교환시키는 제 2 열교환기와,
    상기 제 4 유로와 연결된 제 5 유로를 통해 이송되는 공기의 열과, 상기 공기극의 출구와 연결될 제 6 유로를 통해 이송되는 제 2 배출가스의 열을 서로 열교환시키는 제 3 열교환기를 포함하며,
    상기 제 1 혼합가스는 상기 열 시스템으로부터 공급되는 스팀 또는 수소 저장장치로부터 공급되는 수소와, 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기를 거쳐 상기 이젝터에 의해 상기 제 2 유로로 유입되는 제 1 배출가스가 혼합된 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 양방향 수전해/발전장치가 상기 수전해 모드일 경우,
    상기 수소극으로부터 배출되어 제 1 유로와 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 거친 제 1 배출가스 중 일부는 상기 제 3 유로와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 7 유로를 통해 상기 제 4 열교환기로 이송되고, 나머지는 상기 이젝터에 의하여 상기 제 2 유로와 연결된 제 8 유로를 통해 상기 제 2 유로로 이송되어 제 1 열교환기를 거쳐 수소극으로 공급되며,
    상기 제 4 열교환기로 이송된 제 1 배출가스는 상기 건조기 및 상기 압축기를 거치면서 수분이 제거된 수소로 변환되어 상기 압축기의 출구와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 9 유로를 통해 다시 상기 제 4 열교환기로 이송되고,
    상기 제 4 열교환기로 이송된 수소는 상기 제 4 열교환기의 출구와 상기 수소 저장장치의 입구를 연결하는 제 12 유로를 통해 상기 수소 저장장치로 이동되는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 양방향 수전해/발전장치가 상기 연료전지 모드일 경우,
    상기 수소 저장장치에 저장된 수소는 상기 수소 저장장치의 입구와 상기 제 2 유로를 연결하는 제 13 유로를 거쳐 제 2 유로로 이송되어 수소극으로 공급되고,
    상기 수소극으로부터 배출되어 상기 제 1 열교환기, 상기 제 2 열교환기 및 상기 제 4 열교환기를 순차적으로 거친 제 1 배출가스는 상기 건조기를 거치면서 수분이 제거된 수소로 변환되어 상기 건조기의 출구와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 10 유로를 통해 다시 상기 제 4 열교환기로 이송되고,
    상기 제 4 열교환기로 이송된 수소는 상기 이젝터에 의하여 상기 제 4 열교환기의 출구와 상기 제 8 유로를 연결하는 제 11 유로를 거쳐 상기 제 2 유로로 이송되어 상기 수소극으로 공급되는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열 시스템은 폐기물 고형연료 보일러 시스템, 열병합 발전 시스템, 일반 보일러 시스템, 복합발전 시스템 및 폐기물 소각 시스템 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 열 시스템에서 상기 양방향 수전해/발전장치로 공급되는 스팀의 온도는 650℃ 내지 750℃ 내의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 양방향 수전해/발전장치는 고체산화물 수전해기 및 고체산화물 연료전지인 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수전해모드에서 외부에서 공급되는 전기는 신재생 에너지에 의한 전기인 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 신재생 에너지는 태양광, 풍력, 소수력, 지열 ,해양에너지 또는 폐기물에너지인 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템.
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