[한국 과학기술 1번지] "탄소중립 선도" 세계 일류로 비상하는 한국에너지기술연구원

'세계 일류 탄소중립기술 연구원' 목표
재생에너지 개발·온실가스 감축 등 주력

한국에너지기술연구원은 국내 유일의 에너지 전문 연구기관이다. 지구 온난화로 비롯된 기후변화에 대응하고, 우리나라의 에너지 주권 확립을 위해 오늘도 에너지 연구에 여념이 없다.

국가 에너지 기술을 선도하는 에너지연은 올해도 기존 성과를 바탕으로 '세계 일류 탄소중립 기술 연구원'으로 도약하고자 '4대 중점 연구분야'에 주력하고 있다.

용액 공정 기반 CISSe 태양전지. 사진=한국에너지기술연구원 제공

◇"에너지 전환 3030·5060 실현" 재생에너지 혁신기술 개발=에너지연 태양광연구단은 잉크 코팅 방식으로 '4단자형 용액공정 기반 페로브스카이트·CISSe 탠덤 태양전지'를 개발했다. 탠덤 태양전지는 두 종류의 태양전지를 겹쳐 단일접한 기존 전지보다 빛의 이용률을 높일 수 있다.

이 전지는 공기 중 용액 코팅 방식을 사용하면서도 기존 효율인 13.5%를 넘는 14.4%를 기록하며 세계 최고 효율을 달성했다. 연구 성과는 최우수 국제 학술지 'Energy & Environmental Science'의 표지 논문으로 선정됐다.

에너지저장연구실은 차세대 알루미늄 배터리의 전하 저장 메커니즘과 핵심 성능을 규명하고, 1분 이내 초고속 충전 및 4000회의 초고속 충전에도 약 98%의 용량 유지율을 보이는 배터리 개발에 성공했다. 이 연구는 세계적 학술지 'Nano Letters'에 게재됐다.

◇수소경제사회 선도 기술 개발=고온에너지전환연구실은 전기에너지로 물에서 수소를 뽑아내고 다시 전기로 변환하는 핵심 기술인 '평관형 셀'을 개발했다. 평관형 셀은 변환 기술인 '양방향 고온 수전해-연료전지 기술'의 핵심 부품이다. 국내 수소 소재 부품 산업에 큰 기여를 할 것으로 전망된다.

고온에너지전환연구실은 또 연료전지 촉매와 이차전지 전극 물질 표면에 다공성 그래핀 쉘을 코팅하는 기술을 개발하고 ㈜액트로에 이전했다. 전극 소재 국산화에 기여하는 한편, 고강도·고내구성 발전용·건물용 연료전지 분리판 제조 원천 기술 개발에도 성공해 국산 분리판 양산 시대를 열고 해외 시장 개척도 가능케 할 전망이다.

초고속으로 충전 가능한 알루미늄 이온 배터리 파우치 셀.

◇"고효율 저탄소 사회 구축" 스마트 에너지기술 개발=에너지ICT융합연구단은 코로나 바이러스를 99% 사멸시키고, 필터에서 발생하는 바이러스 2차 증식도 원천적으로 막을 수 있는 광열 효과 기반 헤파필터를 개발했다. 환기 시스템 전문업체인 크린테크㈜에 기술을 이전, 상용화를 준비 중이다.

에너지ICT융합연구단 백종복 박사 연구진은 재생에너지 분산 전원을 대상으로 강화된 국제 규정의 기능성과 상호 운용성을 만족시키는 미래형 분산 전원용 스마트 인버터 기술도 개발했다. 이 기술은 전력 계통의 불안정성을 해소하고 재생에너지의 출력 제한 문제를 해결할 실마리를 제공했다는 점에서 주목을 받고 있다. 전력 계통의 품질향상과 발전단가 저감, 재생에너지 수용률 향상, 계통사고 사전 대비 등이 가능해 우수한 성능으로 시장 경쟁을 주도할 수 있을 것으로 기대된다.

연구진이 광열헤파필터의 발열 성능을 테스트하고 있다.

◇"온실가스 감축" 탄소계 에너지 청정 활용기술 개발=청정연료연구실은 폐플라스틱 열분해유를 가스화해 합성 가스를 생산하는 공정 개발에 성공했다. 또 국내 최초로 순환 유동층 연소 시스템에서 이산화탄소 발생을 78% 감축시키는 암모니아 혼소 운전 기술도 세계 최초로 개발했다. 국내 최초로 로봇을 활용한 촉매 성능 평가 자동화 실험실을 구축함으로써 무인 실험실 시대도 열었다.

◇공공 부문 기술사업화 최우수 기관=에너지연의 연구 성과는 사업화로 연결돼 기술이전 기업수 2배, 기술료 계약액과 입금액 1.5배 상승 등의 효과도 거뒀다.

이러한 결과에 힘입어 2021년에는 국가과학기술연구회(NST) 산하 출연연 연구 생산성 지표 2위를 기록했고, 지난해에는 공공 부문 기술사업화 최우수 기관에도 선정돼 산업통상자원부 장관 표창을 받았다.

에너지연 관계자는 "격변하는 에너지 전환 시대를 맞아 그동안 쌓아온 연구 지식과 경험을 바탕으로 탄소중립 기술 선도기관으로서 맡은 바 소임을 다하고 있다"며 "앞으로 '세계 일류 탄소중립 기술연구원'으로 도약하고, 탄소중립을 향한 에너지 연구분야 경쟁에서 더 큰 역할을 할 수 있도록 최선을 다하겠다"고 말했다.