▲ 고온수전해 30셀 적층 스택 사진.

수소에너지가 미래 환경 및 에너지 문제를 해결할 유력한 대안으로 떠오르고 있는 가운데 물을 이용해 고온에서 수소를 추출하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국에너지기술연구원(원장 황주호)은 에너지융합소재연구단 우상국 박사 연구팀이 신재생에너지를 통해 고온·고압의 폐열과 수증기를 재활용할 목적으로 평관형 고체산화물 스택을 이용한 고온수(水)전해 수소제조 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

수전해 기술이란 물에 전기와 열을 가해 전기화학적인 분해반응을 일으켜 수소와 산소를 분리하는 공정이다. 특히 고온수전해기술(High-temperature steam electrolysis)은 폐열을 재활용하는 청정수소 대량 제조기술로서 차세대 수소 제조 기술로 주목받고 있다

개발된 평관형 고체산화물 수전해 장치는 평평하고 얇은 튜브형 셀을 이용한 세계 유일의 고온형 수전해 스택으로 850℃ 이상의 고온에서 물로부터 시간당 200리터L 이상의 수소를 만들어내는 시스템이다. 이 같은 고온형 수전해 수소생산 방식은 80℃ 이하의 저온형 수전해 방식에 비해 약 15% 이상 효율이 높은 것으로 나타났다.

또한 이 기술은 세라믹 연결재가 평관형 단위셀에 일체형으로 제작돼 별도의 금속성 연결재 없이도 스택을 적층할 수 있어 집적도가 매우 높다. 더불어 금속의 부식 현상으로 인한 성능저하를 극복할 수 있고, 가볍고 조밀한 모듈을 구성할 수 있어 경제성도 우수한 것으로 평가되고 있다.

개발된 기술은 국내 특허 14건이 등록됐고 16건이 국내외에 출원된 상태다.

연구팀은 향후 시간당 350리터 대용량제조기술 개발을 위해 역량을 집중시키고 있다.

연구책임자인 우 박사는 “화석연료로 수소를 만들 경우 한정된 자원을 사용할 뿐만 아니라 필연적으로 오염물질을 배출하기 때문에 장기적으로는 지양해야 할 방법”이라며, “신재생에너지를 이용해 수소를 만들어내는 방법 중 고온수전해 수소 생산 기술이 경제성 측면에서 우수하기에 미래 수소 생산 기술의 중심이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한편, 개발된 기술은 교육과학기술부 수소프론티어사업단(단장: 김종원) 주관으로 수행됐다.