전국 대학(원)생을 대상으로 열린 이번 대회는 엔지니어링 시뮬레이션 기술을 활용한 문제 해결 능력과 기술적 혁신성, 해석 모델의 타당성 등을 종합적으로 평가했다.

  예선을 거쳐 본선에 진출한 최종 8개 팀이 경합을 벌였다. 신에너지 연구실 소속 조주안, 박기범 연구원으로 구성된 H2팀은 '무화염 연소를 적용한 수소 생산용 촉매반응기에 대한 연구'를 주제로 참가하여 본선 2위(본선 진출 8개 팀 중 2위)에 해당하는 최우수혁신상과 함께 장학금 100만 원을 수상하는 성과를 거뒀다.

  연구팀은 기존 수증기 메탄 개질(SMR) 공정에서 발생하는 화염 연소의 한계점인 국부적 고온 영역 형성, 장치 열화, 불균일한 열분포 문제를 해결하기 위해 '무화염 연소(Flameless Combustion)' 기술을 적용한 50kg/day 급 반응기 모델을 제안했다.

  특히 Ansys Fluent를 활용해 유동, 연소, 개질 반응, 다공성 매질 및 자연대류가 결합된 복합 시스템을 시뮬레이션하고, Arrhenius 기반의 복합 반응 모델을 통해 실험 데이터와 1% 안팎의 극소한 오차범위 내에서 정밀하게 예측·검증해 해석 모델의 높은 신뢰성을 입증했다.

  연구 결과, 무화염 연소 적용 시 강력한 내부 유체 재순환을 통해 열전달 효율이 향상되었을 뿐만 아니라, 개질관 외벽의 극심한 온도 편차를 90% 이상 완화하여 장치의 구조적 내구성을 대폭 개선할 수 있음을 수치해석적으로 밝혀냈다.

수상팀 관계자는 "Ansys Fluent의 정밀한 시뮬레이션을 통해 차세대 친환경 수소 생산 반응기의 설계 타당성을 성공적으로 검증할 수 있었다"며 "이번 성과를 바탕으로 탄소중립 실현을 위한 효율적이고 안정적인 수소 생산 시스템 연구개발에 더욱 매진하겠다"고 소감을 전했다.