에너지연, 고온의 수증기에서 수소 생산할 수 있는 기술 개발

신재생에너지를 이용해 고온의 수증기에서 수소를 추출하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국에너지기술연구원은 우상국 박사 연구팀이 고온 ·고압의 폐열과 수증기를 재활용할 목적으로 '평관형 고체산화물 수전해 장치'를 개발하고 이 장치를 통해 고온의 수증기와 전기를 흘려 화학 분해반응을 일으킨 뒤 수소를 제조할 수 있는 '고온수전해 수소제조 기술'을 세계 최초로 확보했다고 21일 밝혔다.

기존의 고체산화물 수전해 장치는 평판형과 원통형이 있었으나 평판형은 강도가 떨어지고 밀봉이 어렵다는 단점과 원통형은 여러개의 장치를 위에 쌓기 불편하고 집적도가 떨어진다는 단점이 있었다.

우상국 박사 연구팀은 이러한 단점을 보완하고 각각의 장점을 접목해 독자적으로 평평하고 얇은 튜브형 수전해 장치인 평관형 고체산화물셀(Flat-tubular solid oxide cell)을 개발했다. 이번에 개발된 장치로 850℃ 이상의 고온에서 물로부터 시간당 200L 이상의 수소를 만들어낼 수 있게 됐다. 이 같은 고온형 수전해 수소생산 방식은 80℃ 이하의 저온형 수전해 방식에 비해 약 15% 이상 효율이 높은 것으로 나타났다.

이 기술은 세라믹 연결재가 평관형 단위셀에 일체형으로 제작돼 별도의 금속성 연결재가 없어도 각각의 장치를 적층할 수 있어 집적도가 매우 높은데다 금속의 부식 현상으로 인한 성능저하를 극복할 수 있다는 장점도 갖췄다. 또 가볍고 조밀한 모듈을 구성할 수 있어 경제성이 뛰어나다.

우 박사 연구팀은 평관형 셀 10장을 적층한 구조물 스택을 이용해 2000시간 연속운전을 성공적으로 수행하고 200L/h 수소 제조용 스택모듈 개발에 성공했다. 향후 350L/h 대용량제조기술 개발에 성공할 경우 국내외 수전해 기술의 선두주자로 자리매김할 수 있을 것으로 전망된다.

에너지기술연구원 우상국 박사는 "화석연료로 수소를 만들 경우 한정된 자원을 사용하면서 필연적으로 오염물질을 배출하기 때문에 장기적으로는 지양해야 할 방법"이라며 "신재생에너지를 이용해 수소를 만들어내는 방법 중 고온수전해 수소 생산 기술이 경제성 측면에서 우수해 미래 수소 생산 기술의 중심이 될 것으로 기대한다"고 말했다.

[e-mail] 박지현 기자

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