에너지연, 수전해 장치 성능·효율 정밀 평가 장비 개발

머니투데이

대전=허재구 기자

한국에너지기술연구원 수소연구단 김창희 박사 연구진은 친환경 에너지인 수소를 생산하는 수전해 장치의 성능과 효율을 정밀하게 평가할 수 있는 평가 장비를 자체 개발하고 수경화학㈜에 기술이전 했다고 15일 밝혔다.

물을 전기분해하는 수전해 장치는 수소와 산소가 각각 발생하는 음·양극과 두 전극사이에서 이온을 전달하고 수소, 산소 가스의 혼합을 막아주는 역할을 하는 분리막으로 구성된 '수전해 셀'의 집합체다. 수전해 장치의 효율은 이 수전해 셀의 성능에 따라 좌우된다.

수전해 셀 성능·효율 평가 장치./사진제공=한국에너지기술연구원

통상적인 국내 평가 장비는 전류를 흐르게 했을때 나타나는 수전해 셀의 전압만을 측정하는 방식으로 성능과 효율을 평가한다. 이 방법은 비교적 간단한 장치 구성만으로도 평가가 가능하다.

하지만 실제 수소, 산소 생산량을 정량적으로 검증할 수 없기 때문에 운전되는 전류 밀도 범위에 따라 부정확한 성능 및 효율 평가가 발생하는 문제가 있었다.

연구진은 통상적인 전압 효율 측정과 더불어 수전해 셀 운전 시 생성되는 수소, 산소 가스의 유량과 농도를 실시간으로 측정하고 혼합 정도를 분석해 인가되는 전류 대비 생성된 수소의 양(전류 효율)까지 동시에 정밀하게 분석할 수 있는 평가 장비를 개발했다.

연구진은 개발한 이 장비를 이용, 수전해 셀이 운전되는 동안 생성된 수소·산소 가스에 대한 정보를 실시간으로 쉽게 모니터링 할 수 있었다.

또 이를 바탕으로 날씨에 따라 전기 생산량의 변화가 심한 태양광이나 풍력 등의 재생에너지와 연계되었을 때 수전해 셀의 응답성과 신뢰성까지 검증할 수 있었다.

이 연구원의 김창희 책임연구원은 "이번 평가 장치의 개발은 연구 현장에서 필요로 하는 요소 기술이 반영, 자체적으로 구현했다는 데에 그 의미가 있다" 며 "해외 선도 기업 제품 대비 저렴한 가격으로 제작이 가능해 국내 수전해 평가 장치의 보급에 큰 도움이 될 것으로 기대된다"고 말했다.