기계연 '궁극 탄소중립' 암모니아연료전지 개발 박차…민간 관심도↑

13일 서울 코엑스에서 열린 '그린비즈니스위크 2022'(GBW 2022)에 설치된 한국기계연구원(기계연) 전시관 /사진=머니투데이

"연료전지, 재생에너지 중요성이 점점 커지고 있는데, 관련 기계 장치가 개발·발전돼야 화석연료를 대체할 수 있지 않느냐. 연구를 주도하는 한국기계연구원에 대한 민간의 기대도 크다." -서윤석 대명 ECE 대표

13일 서울 코엑스 '그린비즈니스위크 2022'(GBW 2022)에 설치된 한국기계연구원(기계연) 전시관에는 오전 오후로 민간 기업 관계자들의 발길이 이어졌다. GBW 2022는 국회 수소경제포럼 주최, 머니투데이·코엑스 공동 주관으로 개최됐다. 이날 오후 전시관을 찾은 서 대표는 진열된 연료전지 금속분리판 모형을 유심히 보며 이동근 기계연 연구원과 재질, 상용 시점, 기능 등에 관한 대화를 나눴다.


기계연은 정부 출연 연구소 중 하나로 기계 산업에서 쓰이는 다양한 장치·부품을 개발한다. 현재 수소 이용 발전에 초점을 맞춰 차세대 암모니아 연료전지 스택과 시스템을 개발하고 있다.

암모니아는 무탄소 연료이자 수소 캐리어(저장·운반 수단)으로, 성장 잠재력이 크다. 특히 재생에너지로 생산된 '그린 암모니아'는 고밀도 에너지 저장에 용이하며, 궁극적인 탄소 중립형 연료로 불린다. 다만 암모니아가 인체 유해성이 높은 만큼, 관련 연료전지 상용화를 위해 누출과 부식을 막아주는 부품 기술이 필수적이다. 기계연은 올해부터 2027년 말까지 6년을 과제 기간으로 잡고 국산 연료 전지 스택 개발에 몰두하고 있다. 친환경 암모니아 생산을 위한 플라즈마·촉매 시스템 개발도 함께 한다.

김영상 기계연 선임연구원은 "암모니아 연료전지는 국내에서는 시작 단계다. 전지에 쓰이는 기계 부품을 만들고, 이를 기반으로 발전 시스템까지 만들어보는 것이 목표"라며 "금속분리판은 연료전지 셀(Cell)이 들어가는 곳으로, 어떻게 만들면 같은 연료를 넣었을 때 발전량을 높일 수 있을지 등이 연구자들의 고민"이라고 했다.


김 연구원은 "연료전지 자체가 발전효율이 높다. 같은 연료를 사용해 전기를 더 많이 생산하면서도 가스·미세먼지 배출량이 적다"며 "특히 암모니아는 NH₃, 즉 질소와 수소로 이뤄져 있어 탄소가 안 나온다. 2050년 탄소 배출을 0으로 하는 국내 탄소 중립 계획에 이바지할 수 있는 연료"라고 했다.

가스를 넣으면 작동하는 연료전지는 대형 발전, 분산 발전 등 다양한 영역에서 활용된다. 이를테면 미국에서는 주택·병원·데이터센터의 '백업 전원' 용도로 많이 쓰인다. 허리케인 등으로 송전망이 끊겼을 때 비상 전력 공급원으로 활용한다.

기계연은 드론·로봇 구동용 액체수소엔진 개발에도 힘쓰고 있다. 무인 기기 활용은 꾸준히 증가하고 있는데, 가까운 미래에는 기기에 쓰이는 소형 동력 발생 장치에 대한 수요가 더 늘 것이라는 판단 하에서다. 김 연구원은 "액체수소 베터리는 (기존의 리튬 배터리·가솔린 연료에 비해) 에너지 밀도가 높다"며 "최대 체공 시간이 약 2시간에서 8~10시간까지 는다. 산업용 드론, 모빌리티 업체에서 드론을 더 잘 활용할 수 있게 될 것'이라고 말했다.

13일 서울 코엑스에서 열린 '그린비즈니스위크 2022'(GBW 2022)에 설치된 한국기계연구원(기계연) 전시관 /사진=머니투데이