그린수소 생산 속도낸다..10㎾급 알칼라인 수전해 스택 개발 성공

에너지연구원, 고효율 그린수소 생산 기술 검증완료
1000시간 이상 운전, 82% 고효율 수소 생산 성공

[대전=뉴시스]에너지연구원이 개발해 1008시간 운전을 마친 10㎾ 알칼라인 수전해 스택 및 운전장치의 모습. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국에너지기술연구원은 수소연구단 김창희 박사 연구팀이 물을 전기분해해 고효율로 수소를 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

이 기술은 최대 84%(HHV 기준)의 효율로 시간당 2Nm3의 그린수소를 생산할 수 있는 '10㎾급 알칼라인 수전해 스택'으로 연구팀은 검증을 통해 1008시간을 운전하는 동안 82%의 수소 생산 효율을 유지하는데 성공했다.

바람, 태양을 이용해 온실가스 배출이 없이 수소를 만드는 그린수소 생산에서 가장 핵심 기술인 고효율 수전해 스택은 공급된 물을 분해해 실제로 수소를 생산하는 핵심 장치다.

전극, 분리막, 분리판, 셀프레임 등의 단위 부품을 필요 출력에 따라 여러 장부터 수백 장씩 쌓아서 만든다.

선진국들은 80% 내외의 효율로 수소 생산이 가능한 ㎿급 수전해 스택 및 소재·부품 기술을 보유하고 있으나 아직 우리는 70% 이하에 그치고 있다.

김 박사팀은 이에 앞서 지난해 태양광, 풍력 같은 간헐성과 변동성이 큰 재생에너지를 이용해 안정적이며 고효율로 수소를 생산할 수 있는 '부하변동 대응형 수전해 스택 설계 기술' 개발에 성공했다.

이어 연구진은 소재-부품-장비의 단계로 이어지는 연구 계획을 수립하고 각 단계마다 검증 과정을 거쳤다.

먼저 소재 단위의 스크리닝을 통해 우수 소재 후보군들을 선정하고 선정된 소재 후보군들은 약 30㎠ 규모의 소형 단위 셀에서 성능을 평가해 대면적 스택으로의 적용 가능성을 확인했다.

또 소형 셀에서 검증을 마친 후보군들은 약 660㎠ 크기의 면적으로 규모를 넓히는 과정을 거치고 크기가 커진 단위 부품들을 20장씩 적층해 10㎾급 수전해 스택 제작에 성공했다.

10㎾급 수전해 스택의 수소와 산소 이동통로인 분리판은 니켈을 도금해 접촉 저항을 줄이고 내부식성을 강화했으며 누설 전류 감소 및 스택 내 전해질의 원활한 흐름을 위해 유로형상을 개발, 스택 내 셀 프레임에 적용해 고효율 수전해 스택을 완성했다.

이번 10㎾급 고효율 알칼라인 수전해 스택기술 개발과 내구성 검증은 순수 국내 기술로 핵심 소재 및 부품을 국산화한 성과로 해외 선도 기업 대비 가격 및 기술 경쟁력에서 우위를 점할 수 있다는 데 큰 의미가 있다고 연구원은 설명했다.

김창희 단장은 "현재 개발된 10㎾급 알칼라인 수전해 스택은 적층 수를 늘려 100㎾급까지 확장이 가능한 형태로 설계됐기 때문에 ㎿급 수전해 스택 개발을 위한 핵심 기술로 활용이 가능하다"며 "국내 수요 기업과의 상보적 협력을 통해 국내 수전해 기술의 조기 상용화에 노력할 것"이라고 말했다.

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