[파이낸셜뉴스] 수소를 생산하기 위한 차세대 전기화학 촉매 개발에 중요한 전환점을 제시하는 연구 결과가 발표됐다. 17일 광주과학기술원(GIST)에 따르면 GIST 화학과 서준혁 교수 연구팀은 텅스텐(W) 금속에 디티올렌(dithiolene)이라는 독특한 리간드(ligand) 분자가 결합된 착화합물을 이용해, ‘수소 결합’이 수소 발생 반응을 어떻게 도울 수 있는지 입증했다. 이번 연구는 고산화 상태의 금속을 이용한 수소 발생 반응의 작동 원리를 밝혀낸 것으로, 차세대 촉매를 어떻게 설계해야 할지에 대한 새로운 방향을 제시했다는 점에서 큰 의미가 있다. 특히 촉매가 작동할 때, 금속 자체뿐 아니라 금속 주변에 결합한 리간드와의 상호작용이 매우 중요하다는 사실을 확인했으며, 그동안 주목받지 못했던 주변 분자들이 실제 반응 효율에 결정적인 영향을 줄 수 있음을 보여주었다는 평가다. 수소 발생 반응은 수소 가스를 친환경 에너지원으로 활용하기 위한 핵심 기술이다. 기존에는 촉매 중심에 있는 금속의 전자 구조에 주로 관심이 집중됐지만, 최근에는 금속 주변에 붙어 있는 분자들이 금속의 성질을 바꾸고 반응을 조절하는 역할에도 관심이 커지고 있다. 연구팀은 실험을 통해, 텅스텐 착화합물 내에서 약산성 물질이 금속에 결합된 산소(W=O)와 디티올렌 분자의 황(S) 원자 두 곳에 동시에 수소 결합을 형성하며, 이를 통해 전자와 양성자가 함께 이동해 수소 발생 반응이 원활히 일어나는 전자 구조가 만들어진다는 것을 세계 최초로 입증했다. 또 수소(H) 대신 무거운 동위원소인 중수소(D)를 사용한 실험에서도 반응 속도 차이(H/D 비율 1.62)가 나타나, 수소 결합을 통한 양성자 이동 과정이 반응 속도에 직접 영향을 준다는 사실이 입증됐다. 실험을 통해 촉매 성능도 입증됐는데, 해당 텅스텐 착화합물은 99%에 달하는 패러데이 효율과 함께 초당 약 12만2277회의 턴오버 빈도(TOF)를 기록해 뛰어난 수소 생산 능력을 나타냈다. 패러데이 효율은 전기화학 반응에서 사용된 전기가 실제로 원하는 화학물질을 만드는 데 얼마나 효과적으로 쓰였는지를 나타내는 지표이며, 턴오버 빈도(TOF, Turnover Frequency)는 촉매 1분자가 단위 시간 동안 몇 번의 화학 반응을 수행하는지를 나타내는 값으로 촉매의 반응 속도와 효율을 정량적으로 평가하는 지표다.  서준혁 교수는 “이번 연구를 통해 인공광합성, 이산화탄소 전환, 수전해 기술 등 차세대 에너지 전환 반응의 기본 원리를 더 깊이 이해하고 설명할 수 있게 됐다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 독일화학회가 발행하는 국제학술지 '앙게반테 케미 국제판(Angewandte Chemie International Edition, ACIE)'에 2025년 5월 22일 온라인 게재됐다. jiany@fnnews.com 연지안 기자

삼성E&A가 그린수소 생산 솔루션을 출시하며 글로벌 수소시장 공략을 본격화한다. 삼성E&A는 지난 21일 네덜란드 로테르담에서 진행 중인 '세계 수소 서밋'에서 글로벌 수전해 기업 넬사와 공동 개발한 '컴퍼스H2'(조감도)를 공개했다고 22일 밝혔다. 세계 수소 서밋은 유럽 최대 규모의 수소 관련 행사로, 올해는130개국 700여개 이상 기업이 참여했다. 이번에 공개된 컴퍼스H2는 그린수소 생산 플랜트 건설의 사전 타당성 조사부터 설계·조달·시공(EPC) 및 품질 보증까지 모든 단계를 제공하는 기술 솔루션이다. 삼성E&A와 넬은 양사의 풍부한 EPC 수행 경험과 알카라인 수전해 기술을 결합해, 전해조 기술선과 EPC 수행 업체가 분리됐던 기존 수행 방식의 한계를 극복할 수 있는 최적의 그린수소 생산 솔루션을 개발했다. 컴퍼스H2에 설계 최적화 기술을 적용해 기존의 수소생산시설 대비 설비 면적을 20% 줄였다. 또, 고효율 전해조 스택과 부대 시설을 효과적으로 배치해 그린수소 생산 효율을 높이고 수소 생산 비용을 낮췄다. 양사는 차별화된 기술과 역량을 기반으로 최적의 그린수소 생산 솔루션 개발을 추진해왔다. 지난 3월에는 지분 인수 및 파트너십 계약을 체결하며 협업을 본격화했다. 이번에 공동 개발한 컴퍼스H2를 출시로, 향후 컴퍼스H2에 고분자 전해질막 수전해(PEM) 기술을 적용하는 등 솔루션 고도화를 위한 협력을 이어갈 예정이다. 삼성E&A 관계자는 "이번 컴퍼스H2 출시는 글로벌 수소 시장에서 삼성E&A의 기술력과 사업 역량을 입증하는 중요한 기회가 될 것"이라며 "앞으로 본격적인 영업 활동을 펼쳐 그린수소 생산 플랜트 사업화에 박차를 가할 계획"이라고 밝혔다. hoya0222@fnnews.com 김동호 기자

[파이낸셜뉴스] 자연 태양광 하에서 안정적으로 높은 광전류를 생성해 효율적으로 수소를 생산하는 기술이 개발됐다. 기존의 복잡한 다중 공정을 단순화해 제작시간을 대폭 단축, 태양광 기반 수소 생산 기술 상용화를 앞당길 것이라는 기대다. 국가과학기술연구회 산하 한국기계연구원 나노융합연구본부 나노리소그래피연구센터 이지혜 센터장 연구팀은 BiVO₄(비스무트 바나데이트) 광전극의 제조 생산성을 높여 수소 생산을 극대화하는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다. BiVO₄는 광흡수도 및 태양광 수소 변환 효율(Solar-to-Hydrogen Efficiency, STH)이 높아 태양광 수전해 기반 친환경 수소 생산 시스템에서 핵심 소재로 주목받고 있는 금속산화물이다. 기존의 BiVO₄ 전구체 용액은 최대 100mM의 농도로만 제조가 가능해 고성능 박막을 형성하기 위해서는 8회 이상의 다중 코팅과 열처리 공정이 반복적으로 필요했다. 이로 인해 공정 속도가 느리고 재료 소모가 많아 생산성이 낮다는 한계가 있었다. 기계연 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 아세틸아세톤(Acetylacetone), 아세틱 애시드(Acetic Acid), 디메틸설폭사이드(DMSO)를 최적의 비율로 혼합한 고농도 BiVO₄ 전구체 용액을 개발했다. 이를 이용하면 단 한 번의 코팅만으로도 균일하면서도 고성능의 BiVO₄ 박막을 형성할 수 있으며 기존 대비 생산성을 약 5.9배 향상시킬 수 있다. 또 연구팀은 144cm²의 대면적 광전극을 제작하고 해당 전극 4개를 연결해 576cm² 크기의 초대형 전극 시스템으로 확장했다. 특히 이 시스템과 태양전지를 병렬로 연결해 외부 전원 없이 자연 태양광만으로 수소를 생산하는 데 성공했다. 자연 태양광 조건에서도 안정적으로 높은 광전류를 생성해 친환경 수소 생산을 위한 경제성과 효율성을 확보했으며 상용화 가능성을 크게 높였다. 기계연 이지혜 센터장은 “이번 연구는 고농도 BiVO₄ 전구체 용액 개발로 대면적 광전극 제조의 효율성과 생산성을 혁신적으로 개선한 성과”라며, “지속 가능한 에너지로의 전환과 친환경 수소 생산 상용화를 앞당길 것으로 기대한다”고 밝혔다. 연구팀은 이 같은 대면적 BiVO₄ 광전극 개발로 국내특허 및 PCT 출원을 진행 중이며 영국왕립화학회에서 발행하는 국제학술지인 'Journal of Materials Chemistry A'(JCR:Q1, IF:10.7)에도 게재됐다. jiany@fnnews.com 연지안 기자

[파이낸셜뉴스] 삼성E&A가 그린수소 생산 솔루션을 출시하며 글로벌 수소시장 공략을 본격화한다. 삼성E&A는 지난 21일 네덜란드 로테르담에서 진행 중인 '세계 수소 서밋'에서 글로벌 수전해 기업 넬사와 공동 개발한 '컴퍼스H2'를 공개했다고 22일 밝혔다. 세계 수소 서밋은 유럽 최대 규모의 수소 관련 행사로, 올해는130개국 700여개 이상 기업이 참여했다. 이번에 공개된 컴퍼스H2는 그린수소 생산 플랜트 건설의 사전 타당성 조사부터 설계·조달·시공(EPC) 및 품질 보증까지 모든 단계를 제공하는 기술 솔루션이다. 삼성E&A와 넬은 양사의 풍부한 EPC 수행 경험과 알카라인 수전해 기술을 결합해, 전해조 기술선과 EPC 수행 업체가 분리됐던 기존 수행 방식의 한계를 극복할 수 있는 최적의 그린수소 생산 솔루션을 개발했다. 컴퍼스H2에 설계 최적화 기술을 적용해 기존의 수소생산시설 대비 설비 면적을 20% 줄였다. 또, 고효율 전해조 스택과 부대 시설을 효과적으로 배치해 그린수소 생산 효율을 높이고 수소 생산 비용을 낮췄다. 양사는 차별화된 기술과 역량을 기반으로 최적의 그린수소 생산 솔루션 개발을 추진해왔다. 지난 3월에는 지분 인수 및 파트너십 계약을 체결하며 협업을 본격화했다. 이번에 공동 개발한 컴퍼스H2를 출시로, 향후 컴퍼스H2에 고분자 전해질막 수전해(PEM) 기술을 적용하는 등 솔루션 고도화를 위한 협력을 이어갈 예정이다. 삼성E&A 관계자는 "이번 컴퍼스H2 출시는 글로벌 수소 시장에서 삼성E&A의 기술력과 사업 역량을 입증하는 중요한 기회가 될 것"이라며 "앞으로 본격적인 영업 활동을 펼쳐 그린수소 생산 플랜트 사업화에 박차를 가할 계획"이라고 밝혔다. hoya0222@fnnews.com 김동호 기자

[파이낸셜뉴스 홍성=김원준 기자] 충남도가 올해부터 석탄화력발전소 폐지를 시작하는 태안에 블루수소 생산기지를 구축한다.  충남도는 23일 전형식 충남도 정무부지사가 가세로 태안군수, 송민호 한국가스기술공사 본부장, 송민섭 미래앤서해에너지 대표, 이정빈 원일티엔아이 대표, 박광시 제이플엔지니어링 대표 등과 태안 탄소포집형 수소생산기지 구축 업무협약을 맺었다고 밝혔다.  태안 탄소포집형 수소생산기지는 석탄화력발전소 폐지에 따른 대체 산업 육성의 일환으로, 친환경 에너지 전환을 통한 탄소중립 실현을 위해 건립한다는 계획이다.  위치는 태안읍 인평리 일원이며, 1만 2397㎡의 부지에 2028년까지 170억 원을 투입한다.  태안 탄소포집형 수소생산기지에서는 천연가스를 개질해 1일 1톤, 연간 360톤 가량의 수소를 생산해 태안 지역 수소 차량 등에 공급한다.  360톤의 수소는 수소승용차 6만대가 1회 완충(1대 당 6㎏)할 수 있는 규모다. 구축·가동 이후에는 수소도시 조성 사업과 연계해 수소 생산량을 1일 2톤으로 확장하는 등, 사업을 단계적으로 확대할 계획이다.  태안 탄소포집형 수소생산기지는 특히 천연가스 개질 과정에서 발생하는 이산화탄소 95% 이상을 포집, 고순도 탄산칼슘을 만들어 플라스틱 가공 업체 등에 보낼 계획이다.  충남도는 태안 탄소포집형 수소생산기지가 가동을 시작하면 △수소 에너지 전환을 통한 탄소중립 실현 뒷받침 및 신성장동력 확보 △태안 수소도시(조성 예정) 연계 수소충전소 구축 및 모빌리티 보급 활성화 △수소 모빌리티 보급 전환 및 확산을 통한 화석연료 의존 절감, 대기 오염물질 배출 절감 △지역경제 활성화 및 일자리 창출 등의 효과가 있을 것으로 기대하고 있다.  이번 협약은 충남도를 비롯한 협약 체결 기관·기업이 태안 탄소포집형 수소생산기지 구축, 수소 생산과 탄소 포집·유통·활용 등에 적극 협력하기 위해 맺었다.  국내 수소산업을 선도 중인 에너지 공공기관인 한국가스기술공사는 이번 사업을 총괄해 추진한다.  충남도와 태안군은 사업이 원활하게 추진될 수 있도록 각종 행정 절차를 지원한다. 원일티엔아이는 수소 추출 설비 및 수소 승압 설비를 구축하고, 제이플엔지니어링은 탄소 포집 설비와 자원화 시설 구축을 맡는다. 원일티엔아이는 수소 전문 기업으로 수소 개질기를 생산 공급 중이며, 제이플엔지니어링은 국산화 기술로 이산화탄소 포집 및 탄소화합물 시장을 개척 중이다.  태안 지역에 도시가스를 공급 중인 미래엔서해에너지는 태안 탄소포집형 수소생산기지의 안정적인 수소 생산을 위한 도시가스 인프라 설치 및 안전 관리에 힘쓴다.  이날 협약식에서 전형식 부지사는 “청정수소 생태계 조성은 탄소중립 실현을 위한 에너지 전환의 필수 요소”라며 “이번 사업 추진을 계기로, 석탄화력발전을 폐지하는 태안을 수소산업의 중심지로 자리매김할 수 있도록 할 것”이라고 말했다.  한편 지난 1월 기준 국내 61기 중 도내에는 29기의 석탄화력발전소가 가동 중이며, 올해 태안 1기가 폐지될 예정이다. kwj5797@fnnews.com 김원준 기자

[파이낸셜뉴스] 환경부가 '2025년도 바이오가스 기반 청정수소 생산사업' 공공부문 사업자로 제주도를 선정했다. 국가 목표보다 15년 앞당긴 '2035년 탄소중립'을 선언한 제주도에는 총 사업비 70%에 달하는 국비가 지원된다. 환경부와 한국환경공단은 제주특별자치도와 '2025년 바이오가스 기반 청정수소 생산사업' 추진을 위한 업무협약을 22일 경기도 광명시 코레일 광명역에서 체결한다고 밝혔다. 수소차 보급을 확대하기 위해 수송용 수소의 안정적 공급과 지역 자립형 수소 생산을 높인다는 취지다. 공공사업으로 추진하는 제주도에는 내년까지 총 사업비 130억원 중 국비 91억원이 투입된다. 반면 민간사업의 경우 국비 50%가 지원된다. 이는 가축분뇨, 음식물류 폐기물 등 유기성 폐자원을 미생물로 분해할 때 나오는 메탄·이산화탄소 등 바이오가스를 순도 95% 이상의 메탄으로 정제한 후 이를 개질화해 수소를 생산하는 프로젝트다. 정제과정에서 이산화탄소 40%를 제거한다. 이산화탄소보다 84배 강력한 온실효과를 가진 것으로 알려진 메탄은 수소와 이산화탄소로 전환한다. 제주도는 제주 광역 음식물류폐기물 자원화시설에서 발생하는 하루 4000N㎥ 바이오가스를 활용해 2027년부터 수소승용차 하루 약 100대를 충전할 수 있는 수소 500㎏을 생산할 계획이다. 환경부는 지난해까지 보령시·영천시(공공부문), 현대자동차·에코바이오홀딩스(민간부문)에 국비 약 288억원을 지원해 바이오가스 기반 청정수소 생산시설 4곳 설치를 추진하고 있으며, 2026년부터는 일부 시설이 완공돼 본격적으로 수소가 생산될 예정이다. 매년 신규 수소 생산시설 2곳을 지원해 2030년까지 하루 약 6000㎏ 수소가 생산돼 수소차 충전 편의성도 점진적으로 개선될 예정이다. 오일영 환경부 대기환경정책관은 “바이오가스를 활용한 수송용 수소의 안정적 생산·공급은 제주의 수소차 보급 확대에 기여할 것”이라며, “바이오가스 기반 청정수소 생산사업을 지속 추진해 수송부문의 탄소중립 목표를 달성하고 지역자립형 수소차 생태계를 구축하겠다”고 밝혔다. leeyb@fnnews.com 이유범 기자

【 인천=한갑수 기자】 인천 서구 왕길동에 수도권 최초로 탄소포집형 수소생산기지가 설립된다. 인천시는 인천시청에서 수도권 최초 탄소포집형 수소생산기지 구축사업 추진을 위해 유관기관과 업무협약을 체결했다고 17일 밝혔다. 탄소포집형 수소생산기지 구축사업은 총 190억원이 투입되고 2027년 말까지 완료될 예정이다. 이 사업을 통해 하루 1.3t의 수소를 생산할 수 있는 설비와 13t 규모의 이산화탄소 포집 설비가 확충된다. 수소생산기지가 완공되면 하루 80대 이상의 수소버스를 충전할 수 있는 수소가 생산돼 동일 부지 내 수소충전소로 공급된다. kapsoo@fnnews.com

【파이낸셜뉴스 인천=한갑수 기자】 인천 서구 왕길동에 수도권 최초로 탄소포집형 수소생산기지가 설립된다. 인천시는 인천시청에서 수도권 최초 탄소포집형 수소생산기지 구축사업 추진을 위해 유관기관과 업무협약을 체결했다고 17일 밝혔다. 탄소포집형 수소생산기지 구축사업은 총 190억원이 투입되고 2027년 말까지 완료될 예정이다. 이 사업을 통해 하루 1.3t의 수소를 생산할 수 있는 설비와 13t 규모의 이산화탄소 포집 설비가 확충된다. 수소생산기지가 완공되면 하루 80대 이상의 수소버스를 충전할 수 있는 수소가 생산돼 동일 부지 내 수소충전소로 공급된다. 또 별도의 출하 설비를 통해 인근 수소충전소에도 공급된다. 하병필 행정부시장은 "수도권 최초의 탄소포집형 수소생산기지 구축을 계기로 인천이 수소산업 선도 도시로 도약하고 수소전문·앵커기업 유치를 지속적으로 지원해 수소산업의 소재·부품·장비 육성에도 힘쓰겠다"고 말했다.  kapsoo@fnnews.com 한갑수 기자

[파이낸셜뉴스] 현재 재생에너지를 적절하게 조합하면 그린수소 생산단가를 1㎏당 4달러까지 낮출 수 있다는 분석이 나왔다. 이는 현재 그린수소 생산단가가 10달러 수준인 것을 감안하면 절반 이상의 가격으로 낮춘 것이다. 한국에너지기술연구원은 에너지AI·계산과학실 박정호 박사팀이 미래 친환경 수소 생산 기술로 손꼽히는 수전해 기술의 경제성을 분석하고 최적의 운영 방안을 국제 저명 학술지 '에너지 컨버전 앤 매니지먼트(Energy Conversion and Management)'에 발표했다고 6일 밝혔다. 정부가 지난 2021년 수소경제 이행 기본계획을 세우면서 2030년까지 그린수소를 생산량 25만t, 1㎏당 생산단가 3500원을 목표했다. 연구진은 알칼라인 수전해와 양성자교환막(PEM) 수전해의 기술적 차이, 경제성을 비교 분석해 최적의 운영 전략을 제시했다. 특히 알칼라인 수전해의 가동 전력을 안정적으로 공급하기 위해 기존 전력망을 보조 전력으로 이용하는 것이 가장 경제적이라는 것이다. 알칼라인 수전해 장치에 전력이 일정하게 공급되지 않으면 가동과 중단이 반복돼 열화가 발생하고 수명과 효율이 떨어진다. 이를 극복하기 위해서는 에너지 저장 장치(ESS) 등 보조 전원을 활용해 전력을 끊임없이 공급해야 한다. 연구진은 재생 전력을 사용하면서 ESS를 보조 전원으로 활용할 경우 수소 생산 단가가 1㎏당 최대 8.6달러로 분석했다. 반면 기존 화석 연료 발전 중심의 전력망을 통해 보조 전력을 확보하면 6.6달러로 낮아진다. 현재 기준으로 기존 전력망과의 연계가 경제적이지만 환경 문제를 해소하지 못해 장기적으로는 ESS 단가 절감과 바이오매스, 원자력 등 무탄소 연료 발전 비중이 높아져야 한다는 분석이다. 또 다른 기술인 PEM 수전해의 경우 장치에 과부하를 주면 오히려 경제성이 개선된다는 시각을 제시했다. PEM 수전해 장치는 필요 이상으로 전력을 과잉 공급해 수소 생산량을 늘리는 과부하 운전이 가능하기 때문이다. 연구진은 재생에너지 발전량을 늘려 필요 전력의 1.5배를 과잉 공급할 경우 수소 생산 단가를 킬로그램당 5.8달러까지 낮출 수 있을 것으로 내다봤다. 이를 통해 연구진은 재생에너지 발전 비율이 높고 안정적 공급이 가능한 환경에서는 PEM 수전해를, 이외의 환경에서는 알칼라인 수전해와 무탄소 기반의 전력망을 조합하는 것이 가장 이상적이라고 분석했다. 이에 더해 연구진은 우리나라 환경에 맞는 최적의 수전해 수소 생산 조합을 제안했다. 제주도의 기상 데이터를 기반으로 평가한 결과, 향후 수전해 설비 100메가와트(MW)를 기준으로 해상풍력 100메가와트, 태양광 100메가와트를 조합하면 킬로그램당 4달러 수준에서 안정적인 수소 공급이 가능할 것으로 내다봤다. 박정호 박사는 "알칼라인과 PEM 수전해의 기술적 차이를 명확히 분석하고, 에너지 환경에 따른 최적의 설계 및 운영 전략을 제시했다"며, "향후 재생에너지를 활용한 수소 생산 시스템 구축 시, 기술 선택과 투자 방향을 결정하는 데 중요한 참고 자료가 될 것"이라고 말했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

【파이낸셜뉴스 울산=최수상 기자】 울산시와 현대자동차가 울산을 수소 친화적 도시로 만들기 위해 협력한다. 울산시와 현대자동차는 12일 현대자동차 울산공장 홍보관에서 ‘현대차와 수소 생태계 구축 협력’을 위한 업무협약을 체결했다. 협약식에는 김두겸 울산시장과 이동석 현대자동차 대표이사가 참석했다. 협약에 따라 현대자동차는 수소 생산, 공급, 저장은 물론 수소전기차 개발, 연료전지 시스템 활용에 이르는 통합 수소 공급망 구축과 수소 관련 공공 분야 사업 확대를 도모하는 등 수소 산업 전주기 분야 사업 추진에 울산시와 협력한다. 울산시는 현대자동차의 수소 산업 전주기 분야 사업 추진과 관련해 적극적인 행정적 지원에 나선다. 주요 협력 내용은 △수전해 등 청정 수소 생산을 위한 기술 개발, 실증 및 상용화(생산) △수소 공급·유통 효율화를 위한 기술 개발 및 실증(유통) △수소 트랙터, 수소 지게차 등 새로운 이동 수단 실증 및 다양한 이동 수단의 보급 확대(활용)에 대한 상호 협력 등이다. 이번 협약 체결로 울산시는 수소의 생산-저장-유통-활용에 이르기까지 고부가가치 수소 산업 생태계를 갖춘 청정 수소 에너지 선도 도시로서의 입지 강화는 물론 수소 사회 실현을 앞당긴다는 계획이다. 또 울산시가 노력해 온 전국 최다 수소전기차 보급, 수소충전소 구축, 수소 배관망 구축 등 울산의 고도화된 수소 기반 확충은 물론 탄소중립에도 한발 더 나아간다는 계획이다. ulsan@fnnews.com 최수상 기자