한국에너지기술연구원(한문희 원장)은 물 분해 대량 수소생산 공정 기술로 전 세계적으로    주목받고 있는 "원자력수소 생산공정" 중 가장 기술적 난제로 꼽히던 요오드화수소로부터   수소를 생산하는 공정을 한국형 고효율 공정으로 독자 개발하여 시간당 3 L(리터) 규모의 수소생산 공정을 실증하는데 성공하였다고 밝혔다.

수소를 환경오염 없이 저렴하게 생산하려면 기존 화석연료가 아닌 지구상에 풍부한 물을 직접 분해해야 한다. 하지만 물은 수소와 산소가 매우 강하게 결합되어 있어서 이를 직접적으로 분해하기란 여간 어려운 것이 아니다.

따라서 이를 쉽게 분해하기 위해서 오랜 시간 여러 기술들이 제안되었고, 이 중 열원으로 원자력을 이용하고 화학반응 매개체로 황과 요오드를 이용한 원자력수소 생산공정이 가장 효율적이고 가능성이 있는 것으로 알려졌다.

이에 따라 세계 각국의 연구자들은 이 방법을 실용화하기 위하여 많은 노력을 기울이고 있다. 이미 미국은 1970년대 중반부터 개발에 착수하여 원자력수소 생산공정의 가능성을 확인하였고, 2009년 실증을 목표로 연구개발 중이다. 이에 앞서 일본에서는 1999년 세계 최초로 시간당 1 L 규모의 수소생산을 실험실 규모로 실증함으로써 전 세계를 놀라게 했다.

우리나라도 원자력수소 생산의 중요성을 인지하고 선진국보다 30년 정도 늦었으나 2003년 후반부터 한국원자력연구원 주관으로 한국에너지기술연구원과 한국과학기술연구원 협동으로 연구개발에 착수하였다. 한국정부의 과학기술에 대한 적극적인 투자와 국내연구진들의 헌신에 힘입어 2년 전 “한국형 고효율 공정”을 한국에너지기술연구원에서 개발하였고 올해 1월초, 일본의 1 L 규모에 이어 세계 두 번째로 시간당 3 L 규모의 수소 생산 실증에 성공하는 쾌거를 이루었다.

원자력수소 생산 공정은 “황산을 분해하는 공정”, “분젠반응이라고 불리는 요오드화수소와 황산을 생산하는 공정”, 그리고 “요오드화수소로부터 수소를 생산하는 공정”으로 크게 3개의 공정으로 구성되어 있다. 이 중 “요오드화수소로부터 수소를 생산하는 공정”이 가장 복잡하고 기술적으로도 어려워 공정을 실증하는데 많은 어려움이 있었다. 또한 에너지 소모량이 높아 공정 고효율화에 걸림돌로 작용하였다.

이번 실증에 적용된 한국형공정은 상온 운전이 가능하도록 설계되어 공정이 단순화 되었고 이에 따라 실증을 위한 운전조건이 획기적으로 향상되었다. 또한 전기투석장치를 도입하여 농축공정의 고효율 화를 실현하였고 독자 개발된 촉매를 사용하여 요오드화수소 분해 효율을 향상시켜 미국․일본보다 높은 효율의 수소생산을 가능하게 하였다.

우리나라는 최종에너지 소비에서 수소가 차지하는 비중을 2012년 0.1%, 2020년 3%, 2030년 7%, 2040년 15% 목표로 설정하였다. 해외선진국의 경우 2030년 전후를 기해 10% 정도 목표로 삼고 있다. 따라서 이번에 확보된 원천기술의 실증을 통해 대량 수소제조분야의 기술선점이 가능하게 되었고, 이에 따라 에너지 분야의 엄청난 경제적 부가가치를 기대할 수 있게 되었다. 또한 전체에너지의 97%이상을 해외에 의존하고 있는 우리나라의 현실을 고려 할 때 이번 기술을 통해 미래 국가적인 에너지 안보에 기여를 할 수 있으리라 기대한다.

연구책임자 배기광 박사는 “이미 개발에 성공한 적이 있는 일본이나 현재 개발 중에 있는 미국과 달리 상온 운전이 가능한 고효율 공정으로, 향후 세계시장에서 기술 선점이 기대된다”고 밝혔다.