[과학산책] 청정수소 생산의 미래, 고체산화물 수전해 국가 수소 중점연구실 출범의 의미

김선동 한국에너지술연구원 고온수전해연구실장(국가 수소 중점연구실 고체산화물 수전해 부문 단장)

한국에너지기술연구원이 최근 출범한 국가 수소 중점연구실 중 고체산화물 수전해(SOEC) 주관기관으로 선정되며 산발적으로 진행되던 국내 연구가 하나로 통합되고, 체계적인 연구 환경이 조성됐다. SOEC 기술은 고체전해질을 기반으로 650~850℃ 고온에서 작동해 고온수전해로도 불린다. 대량 수소 고효율 저가 생산이 가능하다는 측면에서 다른 수전해 기술과 차별화돼 중요한 연구 분야로 지속 성장해 왔다.

우리나라 고온수전해 연구는 2003년부터 10년간 진행된 '21세기프런티어사업'을 통해 시작됐으며 다양한 국책 연구개발(R&D)을 통해 발전해 왔다.

2024년 현재 정부는 청정수소 경제를 선도하기 위한 'H2 넥스트 라운드 프로젝트'를 추진하게 됐고 국내 연구 역량을 총집결해 가시적인 중대형 연구 성과를 도출하고, 해외 기술 대비 경쟁력을 갖추기 위한 전략으로 국가 수소 중점연구실을 출범했다.

국가 수소 중점연구실 프로그램은 R&D, 기술사업화, 국제협력, 인증 및 표준화 활동을 통합 추진하게 되는데 이는 고온수전해 기술이 국내에 자리 잡도록 하는 혁신적인 접근 방식이다. 이 프로그램에는 주관기관인 한국에너지기술연구원을 비롯해 한국과학기술연구원, 한국세라믹기술연구원, 한국기계연구원 및 국내 6개 대학 등 총 10개 기관이 참여하고 역량을 결집한다.

한국에너지기술연구원은 주관기관으로서 기존 유사 중복 연구 기능을 일원화하고 고온수전해연구실로 확대 운영하고자 조직을 재정비했다. 이를 통해 SOEC 연구 기반을 마련하고 기술 자립 단계를 거쳐 K에너지 사업으로 도약할 수 있도록 전폭적인 지원을 하고 있다.

본 사업 R&D는 원천소재, 혁신공정, 스택 스케일업 및 고효율 시스템 개발을 중심으로 추진될 예정이다. 동시에 기술 상용화 패스트트랙을 통해 개발된 기술이 산업으로 신속하게 유입돼 제품화되고, 관련 산업이 육성돼 청정수소 생산기술 관련 국가 경쟁력 확보에 기여할 계획이다.

궁극적으로 이런 성과들이 원자력수소 국가 산업단지 조성 등 국가적 현안 해결에 적극 활용될 것으로 기대한다.

현재 SOEC 국가 수소 중점연구실에는 포스코홀딩스, 삼성E&A, 경북 울진군을 포함한 10여개 기업 및 지자체가 수요기관으로 참여하고 있다. 기업들과 긴밀한 협력을 추진하며 기업 니즈 및 기술 생태계 가치사슬 분석을 통해 협력 방안을 구체화하고 있는데, 단계별 기술이전을 중심으로 한 기술 상용화 패스트트랙은 이번 사업에서 가장 중점 추진하는 전략이다.

또 국제협력 및 인증·표준화 활동을 통해 국제 표준에 부합하는 기술 확보도 목표로 하고 있다. 현재 SOEC 관련 한국가스안전공사(KGS) 인허가 및 한국인정기구(KOLAS)에 코드 등록이 필요하나 기술이 아직 등재되지 못한 상황이다. 국가 수소 중점연구실은 이를 주요 현안으로 삼아 KGS 인허가 및 KOLAS 국제공인시험 코드가 확보될 수 있도록 관련 활동을 적극적으로 추진할 예정이다.

국내의 연구 역량을 총 집결한 본 사업이 성공적으로 수행된다면 5년 내에 세계적인 경쟁력을 갖춘 고체산화물 수전해 시스템을 개발할 수 있다. 이런 성공을 통해 향후 우리나라가 청정수소 생산 기술의 글로벌 리더로 도약하길 기대해본다.

김선동 한국에너지술연구원 고온수전해연구실장 amastra@kier.re.kr