한국에너지기술원, 물 전기분해로 그린수소 생산하는 기술 개발
한국에너지기술원, 물 전기분해로 그린수소 생산하는 기술 개발
  • 김지은 기자
  • 승인 2021.06.25 15:50
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10kW급 알칼라인 수전해 스택 개발
1,000시간 이상 운전에 82% 고효율 수소 생산
10kW 알칼라인 수전해 스택의 운전 조건을 확인하는 연구진. 사진=한국에너지기술원 제공
10kW 알칼라인 수전해 스택의 운전 조건을 확인하는 연구진. 사진=한국에너지기술원 제공

한국에너지기술연구원이 물을 전기분해해 최대 84%(HHV기준)의 효율로 시간당 2N㎥의 그린수소를 생산할 수 있는 ‘10kW급 알칼라인 수전해 스택’을 자체 개발했다고 25일 밝혔다.

연구원에 따르면 이 스택은 1,008시간 운전하는 동안 82%의 수소 생산 효율을 유지하면서 성능과 내구성까지 갖췄다.

한국에너지기술연구원은 지난해 ‘부하변동 대응형 수전해 스택 설계 기술’의 개발에 이어, 스택의 핵심 소재와 부품을 전량 자체 개발하고, 스택을 1,000시간 이상 구동시켜보면서 안전성과 내구성을 확인했다.

수전해 스택이란 공급된 물을 분해해 실제로 수소를 생산하는 장치로 전극, 분리막, 분리판, 셀프레임 등의 단위 부품을 필요 출력에 따라 여러 장부터 수백 장까지 쌓아 만든 기계이다.

독일, 일본, 미국 등 해외의 기술 선도국들은 이미 수전해 수소 생산 기술의 중요성을 인식하고, 약 20년 전부터 기술 기발을 지속해 현재 약 80% 내외의 효율로 수소 생산이 가능한 MW급 수전해 스택 및 소재·부품 기술을 보유하고 있다.

반면, 국내는 수전해 산업 인프라가 미비해 관련 소재와 부품의 원천기술 확보가 어렵고, 수전해 스택의 수소 생산 효율도 70% 이하에 그치고 있는 실정이다.

이에 한국에너지기술원은 대면적 수전해 스택을 직접 설계하고 제작할 수 있는 기술을 확보하고 핵심 소재 및 부품의 국산화를 위해 애썼다.

그 결과, 한국에너지기술원은 이번 10kW급 고효율 알칼라인 수전해 스택기술의 개발로 해외 선도 기업 대비 가격 및 기술 경쟁력을 확보할 수 있게 됐다고 전했다. 

또 이를 통해 국내 그린수소 생산을 가속화하고, 그린수소 중심의 에너지 전환에 기여함으로써 수소산업 생태계 조성과 확대에 파급효과를 가져올 수 있을 것으로 기대했다.

한국에너지기술원 김창희 단장은 "현재 개발된 10kW급 알칼라인 수전해 스택은 100kW급까지 확장이 가능한 형태로 설계되었기 때문에 MW급 수전해 스택 개발을 위한 핵심 기술로 활용이 가능하다“고 말했다.

이어 "해외 선도 기업에 의해 국내 수전해 시장이 잠식되지 않으려면 기술 개발에 만족하지 않고 국내 수요 기업과의 협력을 통한 기술의 조기 상용화가 꼭 필요하다“고 강조했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부에서 지원하는 기후변화대응기술개발사업의 일환으로 2015년부터 차세대 알칼라인 수전해 원천기술 확보를 목표로 진행됐다. 연구 기간 중에는 수요 기업에게로 3건의 기술 이전을 완료했다.


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