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[1월 연구실 인터뷰] 송한호 교수님 - 어드밴스드 에너지 시스템 연구실
작성자
관리자
작성일
2024-02-06
조회
475
송한호 교수님 연구실: 어드밴스드 에너지 시스템 연구실
연구실 대표 조민규, 신우재 연구원
Q1. 간단한 연구실 소개와 연구 분아 소개 부탁드립니다.
저희 연구실은 송한호 교수님께서 지도하시는 어드밴스드 에너지 시스템 연구실입니다. 저희 연구실에서는 열역학을 기반으로 연료전지, 수전해, 내연기관 등 다양한 열에너지 시스템에 대해 연구하고 있습니다. 실험을 하거나 물리 기반 모델링 혹은 강화학습 같은 AI 기반 모델링을 통해 에너지 시스템을 모사하여, 연구하는 에너지 시스템의 특성을 확인하고, 기존의 에너지 시스템에서 효율을 개선하거나 환경성을 개선하는 것을 목표로 하고 있습니다. 최근에는 현대차와 협업하여 전기차 차량 및 냉각시스템 모델을 개발하여, 최적 열 관리 시스템 제어 전략을 도출하는 연구를 활발히 진행중입니다.
이외에도 신재생 에너지에 대한 관심이 꾸준히 성장하고 있는 사회적 기조에 발맞춰 친환경적인 신재생에너지에 대한 연구와 그에 필요한 환경성 평가에 대한 틀을 마련하는 연구도 하고 있습니다. 예를 들어, 현행되고 있는 에너지 시스템 산업에 대한 이해를 바탕으로 수소, 전기 등 에너지원에 대한 전과정 평가도 저희 연구실의 주요 연구 중 하나입니다. 전과정 평가는 분석 대상의 제조부터 폐기/재활용까지의 모든 생애 주기에 사용된 총 에너지 및 오염 물질들의 배출량을 정량화하는 연구입니다. 대표적인 연구사례로 전기차, 수소 연료전지 차들의 환경성을 평가한 연구와, 수소 생산 방식에 따라 친환경 등급을 부여하는 기준을 제언한 연구가 있습니다.
Q1-1. 그렇다면 열과 에너지를 다루는 다양한 분야가 있는데, 기계공학부에서의 에너지 연구가 다른
분야에서의 에너지 연구와 어떤 차이점이 있나요?
터빈과 에너지 변환 기구와 같이 기계적인 장치 등에 포커스를 해서 심도 있게 분석하는 것이 기계공학과에서 열공학과 에너지를 연구하는 차이점이라고 생각합니다.
Q2. 연구원님의 대표 연구에 대해 간략히 소개 부탁드립니다.
저는 주로 크게 두 분야, 첫번째로, 다양한 에너지 연료 활용 기술들에 관한 실험 및 시뮬레이션, 그리고 두번째로 친환경 연료와 기술들에 관한 Life-cycle analysis, 즉, 전과정 분석 연구를 해왔었습니다. 최근에는 특히, 수소 전과정 분석에 집중해서 박사논문도 집필했습니다. 이 연구를 간략히 소개 드리면, 기존에 우리가 사용하는 수소들은 아직 대부분 화석연료를 수증기개질반응이나 가스화반응을 통하여 얻어내는 수소여서, 화석연료를 직접 사용하는 것과 비슷한 수준의 온실가스가 수소 생산단계에서 발생하게 되는데요. 최근에는 이러한 기존 수소들보다 온실가스 배출량이 매우 적으나, 충분히 원가 경쟁력도 있는 청정수소 기술들이 떠오르고 있고, 세계 각 국가들도 이를 장려할 수 있는 각종 지원 정책을 내놓고 있습니다. 저는 여기에 집중해서, "어떠한 수소 기술이 더 친환경적인가, 즉 온실가스를 적게 배출하는가"에 대답할 수 있는 열공학적으로 기술중립적이고, 대부분의 수소 생산 및 전환 기술을 포용할 수 있는 전과정 분석 방법론을 개발하였습니다. 그리고, 각 청정수소 경로들 전과정 온실가스 배출량에 근거해 정부가 경제적 지원체계를 개발하는 주요 국가들의 정책기조에 발맞추어, 선행연구가 전무함에 근거해서, 세계 최초로 다양한 이해 관계자와 시장 참여자들을 고려할 수 있는 청정수소 인센티브 정책에 관한 최적화 이론을 제시하였습니다.
Q3. 해당 연구를 진행하면서 가장 힘들었던 점과 이를 극복한 방법이 있다면 말씀 부탁드립니다.
해당 연구는 정부 정책 수립을 목표로 하는 정부과제와 함께 진행되었던 연구였습니다. 그렇기에 일반적인 공학 연구과제들 보다도 휠씬 폭넓은 경험을 제공하였었지만, 동시에 그만큼의 많은 책임을 요구하는 과제였었습니다. 직접적으로 연관되는 이해관계자가 정말 많은 과제이자 정책이었기 때문이죠, 여기서, 저희가 담당한 부분은, 다양한 기술에 대한 전과정 분석을 수행하고, 이에 기반한 정책적 함의를 도출하고, 최종적으로 기술중립적인 관점에서 합리적인 청정수소 정의를 찾는 것이었습니다. 그렇기에 모든 분석과 의사결정은 공학적 basis에서 정당화될 수 있어야 했고, 동시에 계산결과가 정책수립 및 나아가 이해관계자들에 대한 영향으로 이어진다는 것의 측면에서는, 공학 외적 소양에 대해서도 상당한 수준으로 요구되는 과제였습니다. 그러다 보니, 책임감과 일종의 부담감에 대한 부분이 저 뿐만 아니라 함께 과업을 수행하는 연구원들에게 힘든 부분 중 하나였는데요. 이 어려움을 극복하기 위해 우리 팀은 협업과 학제간 의견수렴을 필수적인 핵심 가치로 삼았습니다. 책임감 있는 연구실 팀원들과의 긴밀한 협력을 통해 분석 과정에 대한 수많은 교차 검증을 실시하면서 연구의 근거와 신빙성을 강화했습니다. 특히, 유관 전문가들과의 긴밀한 협의와 검토를 거쳐 최종적으로 우리의 연구가 국가 수소 정책에 유의미한 기여를 할 수 있었습니다. 아직 현재 진행 단계이지만, 이 과정에서의 어려움은 이제는 저희에게 큰 두려움보다는, 개인적 성취와 국가 차원에서의 기여를 하였다는 점에서 그 어떠한 경험들 보다 의미 있던 기억으로 남아 있고, 계속 이어져 가리라 생각합니다.
Q4. 연구실에서 보유하고 있는 특별한 장치 또는 설비가 있다면 소개 부탁드립니다.
연구실에서 연구하는 다양한 열에너지 시스템에 대한 실험을 수행하기 위한 장비들이 구비되어 있습니다. PEMFC, SOFC 연료전지 실험 장비, 수전해 실험 장비, 엔진 실험 장비 세트를 구비하고 있습니다. 또한, 연소 연구를 위해 연료의 점화 및 연소 특성 실험을 할 수 있는 RCM (Rapid compression machine), 연료 분사 및 연소 특성을 광학 장비를 통해 계측하는 정적 연소실, 혼합 가스 조성을 분석하는 가스 크로마토그래피와 배기 분석기를 사용하고 있습니다. 추가로, 에너지 시스템 모델링 및 시뮬레이션을 위한 GT-power, Converge, Aspen 등의 소프트웨어를 사용하고 있습니다.
Q5. 이 외에 하고 싶으신 말씀 부탁드립니다.
대학원은 특정 연구 분야의 지식을 얻는 곳이기도 하지만, 졸업 후 어떤 진로를 택하든 필요로 하게 될 문제해결 능력을 기르는 곳이라고도 생각합니다. 연구를 하면서 직접 연구 내용을 설정하고 선행 연구를 조사하고, 그에 따른 실험을 설계 후 실험 데이터로부터 유의미한 결과를 도출해 내는 과정들을 반복하면서 문제해결 능력과 논리적 사고력을 배울 수 있었습니다. 정답이 없는 문제에 뛰어든다는 두려움이 있지만, 학부생 때 글로 배운 지식들을 이론에서 그치지 않고 연구에 접목하여 좋은 결과를 내었을 때 성취감은 이루 말할 수 없습니다. 실험을 직접 수행하여 이론상으로 예측한 것을 구현하고 눈으로 확인하였을 때, 그리고 산학 과제를 통해 내가 연구 개발에 기여한 것이 상용화 되었을 때 등이 연구자로써 보람을 느낄 수 있을 때입니다. 이런 배움과 경험을 하고 싶다면 대학원에 진학하는 것을 추천합니다.
MEch-SSENGER 김인영
