에너지연, '저탄소 수소 생산 미래' 고체산화물수전해전지 스택 국산화

연구진이 개발한 SOEC 스택

한국에너지기술연구원은 유지행 수소연구단 박사팀이 차세대 수전해 기술로 주목받는 고체산화물수전해전지(SOEC) 스택 제조 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

개발 SOEC 스택 용량은 단일스택 기준 국내 최대인 8킬로와트(㎾)로, 하루 5.7킬로그램(㎏) 수소 생산이 가능하다. 순수 국산 스택 설계·제작 기술을 적용한 결과로 국내 수소 기술 자립, 경쟁력 확보를 입증했다.

SOEC는 원자력발전소나 제철소, 석유화학 플랜트 등 대량 수소 수요처에 적용해 타 전기분해 방식 대비 전력 소모를 25% 이상 절감할 수 있는 고효율 수소 생산 기술이다. 미래 수전해 분야와 탄소중립을 선도할 기술로 주목받는다.

이를 선점하는데 독일을 비롯한 유럽 선도국이 두각을 나타내 기술 주권 확보를 위한 국산화가 절실하다.

연구진이 국산 SOEC 스택 제조 기술을 개발했다. 저렴하면서 안정적인 성능을 발휘할 수 있도록 했다.

연구진은 먼저 분리판 제조 기술을 개선해 제조 단가를 낮추고 제조 시간도 단축했다.

개발 연구진. 사진 왼쪽부터 윤경식 선임기술원, 김태우 책임연구원, 유지행 책임연구원, 이대근 책임연구원, 김현진 선임기술원.

분리판 상·하면에 수소·산소가 섞이지 않고 흐를 수 있도록 유로를 만들어야 하는데, 이를 도장처럼 찍어내는 프레스 성형 공법을 적용했다. 기존 공정의 10배인 하루 1000개 이상을 만들 수 있다.

또 스택 공급 전력이 손실 없이 사용되도록 셀, 분리판과의 접촉면적을 최대화해 각 셀이 균일하고 극대화된 성능을 발휘할 수 있도록 설계했다.

적층된 부품들을 견고하게 밀봉하는 브레이징 접합기술까지 적용해 유리 밀봉재 사용을 기존 절반으로 줄였다.

이렇게 구성한 스택은 열 충격이나 급격한 온도 변화에도 수소 누설을 최소화할 수 있어 안정적인 성능을 나타냈다.

개발 제조 기술은 SOEC 분야 진출을 노리는 삼성전기와 연료전지 전문 기업인 범한퓨얼셀에 이전한 바 있다. 향후 이전 기업과 협력 연구를 가속화할 방침이다.

연구책임자인 유지행 박사는 “국산 소재·부품기술을 활용한 고효율 스택 개발은 국내 기술 자립성·경쟁력을 높이는 중요한 역할을 할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 에너지연 기본사업과 산업통상자원부 소재부품기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com