태양광 이용 수소 생산 장치 정밀 평가한다

서보라 선임연구원이 수소 생산 장치의 내구성을 평가하는 장비를 살펴보고 있다. KIST 제공

태양광을 이용해 수소를 만드는 장치의 내구성을 정밀하게 평가하는 기술이 개발됐다. 

한국과학기술연구원(KIST)은 서보라 수소·연료전지연구센터 선임연구원 연구팀이 실제 태양의 조도 데이터를 활용해 1초 단위의 단계 지속시간을 갖는 수소 생산 장치의 내구성을 평가하는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

단계 지속시간이란 전압을 변화시키는 구간 사이에 전압을 일정하게 유지하는 단계에 할당하는 시간이다. 단계 지속시간이 짧을수록 높은 성능으로 전력 변동을 모사할 수 있어 결과가 정밀해진다. 

태양광을 이용해 청정 수소를 만드는 장치가 주목받고 있지만 고장이 잦고 수리 시기를 알기 어렵다는 단점이 있다. 계절, 날씨 등에 따라 태양광 출력과 발전량이 오락가락하면서 생산하는 전력량도 상승과 하강을 반복하며 생산 장치의 부품을 손상시키기 때문이다. 최적의 부품 교체 시기를 파악하고 나아가 부품에 쓰일 소재 개발을 위해서 장치의 내구성을 정밀하게 평가할 수 있는 기술이 필요하다. 

연구팀은 태양광 패널에서 얻은 실제 태양 조도 데이터를 이용해 평가기술을 만들었다. 수전해를 하는 동안 촉매, 전해질 막, 분리판 같은 핵심 부품의 성능 저하 정도를 파악할 수 있는 표준화된 분석법과 성능 저하 지표를 만들어 기술에 사용했다.

지금까지 단순 순환전압전류법과 정전류법 및 정전압법을 기반으로 해 내구성을 평가하며 실제 재생에너지의 복잡한 출력 변동성을 반영하기 어려웠던 한계를 극복했다는 의미가 있다. 

연구팀은 "청정 수소 생산 기기의 실제 수명을 예측하는 데 실질적인 도움을 주고 궁극적으로 정부 및 기업의 청정 수소 생산 시스템 설비 투자와 운영 관련 의사결정에 이바지할 것으로 기대된다"고 밝혔다. 

[이채린 기자 rini113@donga.com]