재료연, 값싼 그린수소 생산기술 상용단계 실증 성공

머니투데이

한고은 기자

산화도가 부분적으로 제어된 촉매의 합성 및 전기화학적 촉매 특성평가. /자료=한국재료연구원

국내 연구진이 그린수소를 생산하는 음이온교환막수전해 기술을 상용 단계까지 끌어올리는 데 성공했다. 무엇보다 값비싼 귀금속 촉매가 필요 없어 그린수소 생산비용을 크게 낮출 기술로 평가된다.

한국재료연구원은 17일 에너지전자재료연구실 최승목 박사 연구팀이 비귀금속 촉매 개발부터 대면적 전극, 실증화 수전해 스택(시스템의 핵심 부품) 기술에 이르는 음이온교환막수전해 통합 기술을 개발했다고 밝혔다.

음이온교환막수전해는 비귀금속 촉매를 사용해 고순도의 수소를 저렴한 비용으로 안전하게 만들 수 있는 차세대 수전해 기술이다.

고효율의 수전해 시스템을 만들려면 시스템의 핵심부품인 스택 맞춤형 고활성 촉매가 필요하다.

연구팀은 값이 싼 니켈과 코발트 촉매 나노입자에 산화도를 부분적으로 변화시켜 수소가 발생할 때 생기는 활성도와 내구성을 함께 높이는 방법을 개발했다. 산화도를 부분적으로 제어해 수소 발생 활성을 감소시키는 수산화이온(OH-)의 흡착 반응을 산화물에 집중시킨 것이다.
연구팀은 이에 그치지 않고 해당 기법을 수소발생 시스템에 적용해 상용 수준의 대면적 스택에서도 구현이 가능하다는 점을 국내 최초로 확인했다. 연구팀은 5개의 셀로 구성된 스택을 통해 시간당 60리터(L)의 수소를 생산했다.

양주찬 재료연 선임연구원은 "수전해 스택 실증을 통해 음이온교환막수전해의 상용화 시점을 앞당길 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.
이번 연구성과는 과학기술정보통신부의 수소에너지혁신기술개발사업과 한국재료연구원 주요사업의 지원을 받아 수행됐으며, 지난 3월 26일 환경분야 상위 1%의 국제학술지인 엘스비어(ELSEVIER)의 어플라이드 카탈리시스 비 인바이런멘탈(Applied Catalysis B: Environmental)에 게재됐다.