국내 연구진이 재생에너지를 이용해 안정적이고 고효율로 수소를 생산할 수 있는 기술을 개발했다.
한국에너지기술연구원(원장 김종남)은 김창희 수소연구단 박사 연구팀이 태양광, 풍력과 같은 재생에너지를 이용해 안정적이고 고효율로 수소를 생산할 수 있도록 하는 '부하변동 대응형 수전해 스택'을 개발했다고 17일 밝혔다.
수전해는 전기로 물을 분해해 수소를 생산하는 방식으로, 재생에너지로 생산한 전기를 물에 가하면 고순도 수소를 얻을 수 있다.
하지만 재생에너지를 통한 생산 방식은 불안정한 전력 부하로 수전해 시스템 성능이 급격하게 나빠지는 문제를 안고 있다. 기상 조건에 따라 재생에너지가 수전해 시스템에 부하 대비 20%이하로 공급되면 수소와 산소가 섞인 혼합가스가 가연성 한계에 쉽게 도달, 폭발할 수 있다.
연구팀은 이를 해소하기 위해 내구성과 효율이 높은 전극과 분리막을 개발, 수전해 시스템 묘듈화에 성공했다. 개발한 전극은 전이금속 촉매보다 반응성이 큰 망간, 크롬을 첨가해 촉매 수명을 높였고, 분리막은 미세구멍의 정밀제어와 친수성을 향상시켜 상용제품 대비 가스혼합을 3배 이상 억제할 뿐 아니라 3배 이상 높은 이온전도성을 가질 수 있도록 설계했다.
이를 통해 수소생산 효율은 82% 이상 올렸고, 부하변동 시 발생할 수 있는 가스혼입 및 전극 효율 문제를 해결해 보다 넓은 출력범위의 연계 운전이 가능하게 됐다.
강창희 책임연구원은 “부하변동 대응형 수전해 스택기술은 수소경제 사회 구현을 위한 그린 수소생산의 길을 앞당겼다는 것에 큰 의미가 있다”며 “2022년에 예정된 새만금 등 대단위 재생에너지 단지에서 국내 수전해 기술로 대량 수소생산을 통한 정부의 수소경제 활성화에 기여하고 수소산업 육성 및 확대에 미치는 파급효과가 클 것으로 기대한다”고 말했다.
충청=강우성기자 kws9240@etnews.com