- 에너지연, 유연 페로브스카이트/CIGS 박막 다중접합 태양전지 세계 최고 효율 23.64% 달성 - 신개념 리프트 오프 공정 개발, 전지 성능 향상 원인 발견해 공정 개선, 효율 향상 이끌어 - 에너지·재료 분야 국제 저명학술지 ‘줄’(Joule, IF 38.6) 게재 ■ 한국에너지기술연구원(원장 이창근, 이하 ‘에너지연’)이 초경량 유연 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지를 제작하고 세계 최고 효율을 달성하는 데 성공했다. 연구진이 개발한 태양전지는 매우 가볍고 곡선 형태에도 부착될 수 있어 향후 건물, 자동차, 항공기 등에 적용될 것으로 기대된다. □ 태양광 발전에는 실리콘 기반의 단일접합 태양전지가 주로 사용된다. 생산 단가가 싸고 대량 생산에 유리하기 때문이다. 하지만 전력 생산 효율의 한계가 명확해 실리콘 태양전지에 페로브스카이트* 태양전지를 접합하고 효율을 높인 탠덤 태양전지가 주목받고 있다. * 페로브스카이트(Perovskite) : 티탄산칼슘(CaTiO₃)과 같은 결정구조를 갖는 물질로, 빛을 효과적으로 흡수하여 차세대 태양전지 소재로 주목받고 있음 □ 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지는 34.6%의 높은 효율을 자랑한다. 하지만 무게가 무겁고 물리적인 충격에 약해 경량성과 적용성이 중요한 자동차, 항공기, 인공위성 등 분야에는 활용에 제한이 있다. □ 이를 극복하기 위해 유연 박막 페로브스카이트/CIGS* 탠덤 태양전지가 개발되고 있다. CIGS 기반 박막 태양전지는 매우 가볍고 휘어지는 특성을 가져 곡선 형태의 건물, 자동차, 항공기 등에 활용될 수 있다. 그러나 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지에 비해 효율이 낮고 제작의 난이도가 높아 상용화 단계에 접어들지 못했다. * CIGS : 구리-인듐-갈륨-셀레늄(CuIn1-xGaxSe2) 화합물 반도체로 광전기적 특성이 우수해 박막형 태양전지의 광흡수층으로 사용됨. 특히 유연성이 높은 폴리이미드나 금속필름 상에 제작돼 매우 유연한 특성을 지님 ■ 에너지연 연구진은 유연 탠덤 태양전지 제작 공정의 작업성과 전지의 유연성, 경량성을 높이기 위해 ‘리프트오프(Lift-off)’ 공정을 개발하고 태양전지의 성능 향상 원인을 규명했다. 이를 통해 제작된 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지는 23.64%의 전력 생산 효율을 나타내 세계 최고 수준을 달성했다. □ 연구진이 개발한 리프트오프 공정은 유리 기판 위에 폴리이미드층을 코팅하고 그 위에 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지를 제작한 뒤 분리하는 방식이다. 유연성이 좋은 폴리이미드 필름 자체를 기판으로 활용하던 기존 공정과 달리, 딱딱한 유리를 지지기판으로 활용하기 때문에 이전보다 안정적으로 전지를 제작할 수 있다. 평평한 유리 기판을 사용함으로써 태양전지의 각 층이 균일하게 증착돼 성능과 제작 재현성이 높아진 것도 장점이다. □ 또 연구진은 전지의 결함을 줄여 성능을 향상시키는 방법도 규명했다. 전지 제작 과정 중 칼륨 등의 알칼리 금속 원소는 유리기판에서 CIGS 광흡수층으로 확산된다. 이때 칼륨이 과하게 확산되면 광흡수층 내에 전하의 흐름을 방해하는 결함을 발생시켜 전지의 성능이 저하될 수 있다. 하지만 지금까지 칼륨의 확산을 적절하게 억제하는 기술은 보고되지 않았다. □ 연구진은 계산과학을 통해 유리기판 위에 코팅된 폴리이미드층이 칼륨의 확산을 억제할 수 있음을 예측하고 전지에 적용해 CIGS 광흡수층의 결함을 최소화하는데 성공했다. 이를 통해 제작된 태양전지는 23.64%의 전력 생산 효율을 나타냈으며 기존 유연 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지의 최고 효율인 18.1%를 크게 웃돌았다. □ 이외에도 연구진은 제작된 CIGS 태양전지의 내구성을 검증하기 위해 소재의 기계적 성질을 측정하고, 시뮬레이션을 통해 구부러졌을 때 가해지는 힘을 분석했다. 십만 번의 구부림 테스트를 진행한 결과, 연구진이 제작한 태양전지는 초기 효율의 97.7%를 유지해 우수한 내구성을 나타냈다. ■ 연구를 주도한 정인영 선임연구원은 “이번 연구는 유연성과 경량성을 갖춘 고효율 차세대 태양전지 기술의 상용화 가능성을 증명한 핵심 성과”라며, “향후 효율 30%급 초경량 유연 태양전지 실현을 위한 중요한 이정표”라고 밝혔다. □ 교신저자인 김기환 책임연구원은 “제작된 전지의 무게당 출력비는 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지보다 약 10배가량 높아 초경량 모듈이 필요한 건물 외장재, 차량, 우주 항공 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다”며 “대면적화 공정 개발과 안정성 향상 연구를 추진해 관련 산업의 경쟁력 강화와 신·재생에너지 보급 확대에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다. ■ 한편 이번 연구는 에너지/재료 분야 국제 저명학술지인 ‘줄(Joule, IF 38.6)’ 지의 3월호에 게재됐으며, 한국에너지기술연구원 기본사업의 지원으로 경상국립대학교 이태경 교수, 연세대학교 김해진 교수와의 공동 연구를 통해 수행됐다.
2025-04-15- 국내 연구진, 저가 센서 활용한 소규모 사업장의 활성탄 교체 주기 측정 기술 개발 - 맞춤형 활성탄 재활용 공정 구축, 공정 중 발생하는 합성가스로 전기 생산 가능 - 구축된 재활용 설비의 공동 활용으로 소규모 사업장 비용 부담 낮춰 ■ 한국에너지기술연구원(원장 이창근, 이하 ‘에너지연’) 대기청정연구실 전동혁 박사 연구진이 소규모 사업장에서 배출되는 휘발성유기화합물(VOCs)을 효율적으로 관리하고 기존보다 적은 에너지로 재활용하는 기술을 개발했다. 특히 생활권에 위치한 자동차 도장 업체 등에 적용될 수 있어 배출 규제로 인한 사업장의 부담을 줄이는 데 크게 기여할 전망이다. □ 벤젠 등 발암성 물질로 구성된 휘발성유기화합물은 주로 페인트나 새 가구, 산업공정에서 발생해 미세먼지와 악취를 유발한다. 이를 제거하기 위해 공기정화 효과를 가진 활성탄이 주로 사용되며, 대기오염물질 배출 4종 이하의 소규모 사업장인 경우 활성탄을 사용해 휘발성유기화합물 배출을 억제하는 규제가 시행 중이다. □ 생활권에서 흔히 볼 수 있는 자동차 도장 업체도 121평 이상이면 규제 대상이다. 규제에 따라 자동차 도장 업체는 필터와 활성탄으로 구성된 방지시설에 측정 센서를 의무적으로 설치하고 방지시설의 가동 여부를 실시간 관리해야 한다. 하지만 저가 센서로는 활성탄의 교체 주기를 정확히 파악할 수 없고 고성능 센서의 설치도 의무가 아니기 때문에 비용 부담을 느끼는 소규모 사업장에서는 실질적인 조치를 하기 어려운 실정이다. ■ 이에 연구진은 저가의 센서로도 활성탄 교체 주기를 확인할 수 있는 기술과 폐활성탄을 재생하는 기술을 개발해 소규모 사업장의 활성탄 교체 비용을 신품의 절반 수준으로 줄이는 데 성공했다. □ 연구진은 고성능 센서의 휘발성유기화합물 측정값과 저가 센서의 측정값 차이를 계산하고 차이가 일어나는 환경 조건을 분석해 저가 센서에서도 정확한 측정을 가능하게 하는 알고리즘을 개발했다. 알고리즘이 적용된 센서의 측정 정확도는 92%까지 올라갔으며, 이를 통해 고성능 센서를 활용하지 않고도 명확한 교체 주기를 확인할 수 있다. □ 활성탄의 교체에 들어가는 비용은 공기 정화용 활성탄에 적합한 재활용 기술을 통해 해결했다. 활성탄은 수질 정화용과 공기 정화용으로 구분된다. 대체로 고온의 열을 가해 활성탄이 흡수한 물질을 제거하고 재활용하지만 수질 정화용에는 1,000도의 열이 필요하고 공기 정화용은 200도의 환경에서도 가능하다. 하지만 현재까지는 공기 정화용에 특화된 설비가 없어 가열 비용이 높은 수질 정화용 재활용 설비를 활용하고 있다. □ 반면 연구진은 공기 정화용에 특화된 200도 환경의 설비를 구축하고 기존 공정에 비해 공정 에너지 소모를 70% 이상 줄이는 데 성공했다. 구축된 설비는 컨베이어 벨트처럼 활성탄을 연속 이동시키고 이동하는 동안 지속적인 증기 공급을 통해 휘발성유기화합물을 일정하게 제거할 수 있다. 재생된 활성탄은 신품 대비 90%의 성능을 나타내 사업장에서 다시 활용할 수 있다. □ 특히 휘발성유기화합물 제거 시에 일정량의 합성가스가 발생하는 데 이를 활용해 발전기를 돌리는 형식으로 전기 생산도 가능하다. 생산된 전기는 다시 공정에 투입돼 재활용에 들이는 비용과 재활용을 의뢰한 사업장이 부담하는 비용을 줄이는 역할을 한다. 연구진은 구축된 설비를 다수의 소규모 사업장이 공동으로 활용하면 활성탄 교체 비용이 신품 대비 절반 가량 줄어들 것으로 예측했다. □ 이 외에도 연구진은 휘발성유기화합물을 활용해 친환경 에너지원인 수소를 생산하는 방법을 개발 중이다. 현재 휘발성유기화합물은 소각해서 없애는 것이 일반적인데, 이 과정에서 온실가스인 이산화탄소가 발생하기 때문이다. 연구진은 휘발성유기화합물에 포함된 탄소를 개질해 수소로 전환하고 재활용 전 과정에서 탄소가 발생하지 않는 친환경 공정 개발을 목표로 하고 있다. ■ 연구를 주도한 에너지연 전동혁 박사는 “이번 연구는 소규모 사업장의 휘발성유기화합물 배출을 효과적으로 관리하고 폐활성탄 재생을 통해 운영 비용을 절감하는 한편, 폐가스인 휘발성유기화합물의 에너지화를 실현했다는 점에서 의미가 크다.”며, “향후 친환경 공공 관리 체계 확산과 탄소중립 실현에 기여할 것”이라고 밝혔다. □ 한편, 이번 연구는 환경부 사업장 미세먼지 지능형 최적 저감·관리 기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 국제 저명 학술지 에너지 컨버전 앤 매니지먼트 엑스(Energy Conversion and Management : X)에 2024년 10월 온라인 게재됐다.
2025-04-01-에너지연, 대기 중 이산화탄소 직접 포집을 위한 신소재 및 공정 기술 개발 -연속운전을 통해 하루 1킬로그램의 이산화탄소 포집, 95% 이상의 고농도 이산화탄소 회수 -올해 하루 10킬로그램 규모로 확대 예정, 단계적 성장을 통해 2030년 상용화 기술 확보 목표 ■ 한국에너지기술연구원(이하 에너지연) CCS연구단 박영철 박사 연구진이 새로 개발한 건식흡수제를 이용해 대기 중의 이산화탄소를 직접 포집하고 평균 96.5%의 고농도로 회수하는 데 성공했다. 연구진은 대기 중 이산화탄소를 하루 1킬로그램 이상 회수하는 실증에도 성공해 상용화에 한 발짝 다가섰다. □ 현재 우리나라의 대기 중 이산화탄소 농도는 2013년에 최초로 400PPM을 돌파해 2023년 427PPM*으로 매년 높아지는 추세다. 같은 기간 우리나라의 연평균 온도는 1.1도 상승해 지구온난화로 인한 기후 위기의 심각성을 나타냈다. * 통계청 지표누리 e-나라지표 데이터 참조 □ 발전소, 공장 등 대표적인 이산화탄소 배출 시설에는 이미 많은 개발이 이뤄진 이산화탄소 포집 기술을 적용할 수 있다. 하지만 대기 중에 퍼진 이산화탄소를 줄이기 위해서는 새로운 기술이 필요하다. 대기 중 이산화탄소를 직접 잡아내는 직접 공기 포집 기술(이하 ‘DAC’)이 주목받는 이유다. □ DAC 기술에는 이산화탄소만 선택적으로 흡수하는 성질을 가진 아민 기반의 건식흡수제가 주로 사용된다. 흡수제가 이산화탄소를 머금은 뒤 100도 이상의 고온 환경에서 이산화탄소를 분리하고 순수한 이산화탄소만 회수하는 원리다. □ 하지만 아민 흡수제는 고온 환경에서 내구성이 떨어져 성능이 저하된다는 단점이 있다. 이에 진공 환경에서 이산화탄소를 회수하는 등 다양한 대안 기술이 개발되고 있지만 아직까지 상용화에 이르지 못했다. ■ 연구진은 기존 흡수제가 고온 환경의 내구성 저하 문제를 해결하기 위해 새로운 아민 기반 건식흡수제(SMKIER-1)를 자체 개발했다. □ 기존 흡수제는 이산화탄소를 강하게 흡수하는 아민과 아민을 잡아주는 실리카 지지체로 구성돼 있다. 하지만 아민이 가진 이산화탄소와의 결합력이 너무 강해서 다시 떼어내려면 많은 열에너지가 필요하다. 이 과정에서 열에 대한 내구성이 낮은 아민이 쉽게 손상되고 성능 저하를 일으킨다. □ 이를 해결하기 위해 연구진은 아민에 고리화합물 형태의 첨가제를 추가했다. 추가된 첨가제는 이산화탄소와의 결합력을 낮추면서도 아민을 보호하는 역할을 함께 수행해 열로 인한 손상을 막아준다. 이를 통해 이산화탄소 흡수, 회수에 들어가는 에너지는 줄이고 100도 이상의 고온 환경에서도 안정적으로 고순도의 이산화탄소를 회수할 수 있게 됐다. ■ 연구진은 개발한 흡수제를 공정에 적용하고 350시간 이상 연속 운전 실증을 진행했다. 그 결과, 하루 1킬로그램의 이산화탄소를 96.5%의 고순도로 회수*하는데 성공했으며 이는 국내에 보고된 최초 사례다. * 고순도 이산화탄소 회수 : 포집된 이산화탄소는 압축⋅액화 처리 후 저장되며, 이산화탄소의 순도가 높을수록 압축⋅액화에 들어가는 비용이 줄어들고 이산화탄소 재활용 시에도 고순도일수록 유리하다는 장점이 있음 □ 연구진은 올해 중 하루 이산화탄소 10킬로그램을 포집할 수 있는 공정 실증을 진행할 예정이며 향후 하루 200킬로그램급의 단계적 규모 확대를 통해 2030년 상용화 기술 확보를 목표로 하고 있다. 이를 통해 2035년까지 연간 1,000톤 이상의 이산화탄소를 포집할 수 있는 실증 설비를 구축할 수 있을 것으로 내다봤다. ■ 연구책임자인 박영철 박사는 “본 기술을 통해 우리나라에서도 궁극적으로 연간 수백만 톤의 이산화탄소를 줄일 수 있는 기술의 첫발을 내디뎠다”며, “이를 통해 탄소중립을 목표로 하는 글로벌 노력에 중요한 기여를 할 수 있을 것”이라고 밝혔다. □ 한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 DACU 원천기술개발사업의 지원으로 수행됐다.
2025-03-17이제현 한국에너지기술연구원 에너지AI·계산과학실장 국가인공지능위원회 산업·공공분과위원 인공지능은 더 이상 먼 미래의 이야기가 아니다. 이미 수많은 사람들이 챗GPT를 비롯한 다양한 AI를 일상에서 활용하고 있지만, 실제 산업·공공 현장에서는 여전히 주로 글쓰기나 단순 자동화 수준에 머물고 있다. 기술은 분명 발전하고 있지만, 왜 그 효과는 체감되지 않는 걸까? 이유는 단순하다. AI를 도입하면서 ‘무엇을 더할 것인가’만 고민했지, ‘무엇을 없앨 것인가’는 생각하지 않았기 때문이다. AI는 화려한 기능을 덧붙이는 기술이 아니다. 진짜 가치는 불편함과 비효율을 제거하는 데 있다. 반복적인 서류 작업, 불필요한 승인 절차, 시간 소모적인 자료 조사가 대표적이다. 마치 안경이 흐릿한 시야를 바로잡듯, AI도 먼저 ‘없애야 할 일’부터 정리하는 것이 출발점이다. 따라서 AI 도입은 이 질문에서 시작돼야 한다. “나를 가장 괴롭히는 일은 무엇인가?” 이 질문은 너무 익숙한 불편일수록 잘 보이지 않는다. 그렇기 때문에 그 답은 외부 전문가가 아니라 현장에서 일하는 실무자가 가장 잘 안다. 감정을 소모하며 전화로 대응해야 하는 일, 허술한 데이터 흐름은 그들만이 정확히 체감한다. 하지만 불편함을 아는 것만으로는 부족하다. 기술적 해결책을 제안하고, 그것이 실제로 구현 가능한지 검토하는 과정이 필요하다. 실무자 경험, AI 전문가의 기술력, 조직 전략을 연결하는 협업 구조가 AI 성공의 핵심이다. ‘현장과 기술의 협업’은 구호가 아니라 실행 가능한 모델로 설계돼야 한다. AI는 데이터를 기반으로 움직인다. 그러나 많은 조직이 여전히 부서 중심 조직도로 업무를 나눈다. AI에게 부서 구분은 중요하지 않다. 중요한 것은 정보가 어디서 생성되고, 어디로 흐르며, 어떻게 연결되는가다. 때론 조직 구조를 넘어, 데이터 흐름 중심으로 문제를 재구성해야 한다. 이때 데이터 품질, 접근 권한, 보안 체계를 함께 설계하지 않으면 AI는 보여주기식 시연으로 끝난다. AI는 한 번 구축하면 끝나는 시스템이 아니다. 특히 과거 데이터를 학습하는 머신러닝 기반 AI는 시간이 지날수록 성능이 저하된다. 데이터가 바뀌고 업무 환경이 달라지기 때문이다. 지속적인 유지보수와 성능 개선은 선택이 아니라 생존 조건이다. 하지만 많은 조직은 이 유지보수를 ‘보이지 않는 비용’으로 취급한다. GPU 서버 같은 고비용 인프라는 조직 전체가 공동 관리해야 하며, 유지보수 인력에게도 명확한 책임과 보상이 필요하다. 그렇지 않으면, 잘 만든 시스템도 방치되어 잊히고 만다. AI는 설치하는 것이 아니라, 운영하는 것이다. 기술과 인프라를 준비하는 것도 쉽지 않지만, 가장 어려운 것은 ‘사람’과 ‘조직’이다. AI 도입을 가로막는 진짜 장벽은 기술 부족이 아니다. 사람 간의 벽, 부서 간 단절, 위에서만 결정하는 소통 구조가 더 큰 문제다. 실무자는 문제를 말할 기회를 갖지 못하고, 경영진은 “AI 써보자”는 말만 남긴 채 정작 무엇을 해결하려는지는 공유되지 않는다. 그래서 AI를 고민할 땐, 기술보다 질문을 먼저 바꿔야 한다. “우리 조직에서 없애고 싶은 불필요한 일은 무엇인가?” 그리고 이어서 물어야 한다. “그 일을 없애기 위해 운영 방식과 의사결정 구조까지 바꿀 각오가 되어 있는가?” 이 질문에 진심으로 답할 수 있을 때, AI는 조직의 미래를 바꾸는 진짜 동력이 된다. 기사링크 : [IT과학칼럼] 우리 조직의 AI, 왜 체감되지 않을까? - 헤럴드경제
2025-04-22"엄마, 나 수소회사 취업했어요!" 오늘날 누군가 수소 관련 기업에 취업했다고 이야기하면, 그 회사가 정확히 어떤 일을 하는지부터 설명하는 데 적잖은 노력이 필요할 것이다. 불과 10년 전만 해도 '배터리 회사'에 취업했다고 하면 스마트폰 배터리를 만드는 곳이라고만 생각하던 시절이 있었다. 지금은 전기차와 에너지 저장장치 산업의 성장으로 배터리 산업이 우리나라의 중요한 성장 동력으로 자리잡았다. 수소경제 역시 비슷한 길을 걷고 있다. 탄소중립을 실현하기 위한 해법으로 수소가 주목받으면서, 정부와 기업은 관련 분야에 적극적으로 투자하고 있다. 정부는 '수소경제 이행 기본계획'을 통해 2050년까지 연간 2790만 톤의 수소를 모두 청정수소로 전환하고, 이 중 60% 이상을 국내에서 생산하겠다는 목표를 세웠다. 전체 최종 에너지 소비에서 수소에너지가 약 33%를 차지하도록 하겠다는 의지다. 특히 주목할 점은 수소전문기업을 육성하기 위한 정책이다. 수소전문기업이란 수소산업 관련 사업 매출액이 전체 매출의 일정 비율 이상을 차지하고, 수소 기술 또는 제품에 대한 일정 수준 이상의 연구개발·생산 역량을 보유한 기업을 말한다. 정부는 2021년부터 수소전문기업 지정 제도를 시행해 현재까지 100곳이 넘는 회사를 지정했으며, 2030년까지 600곳으로 늘릴 계획이다. 이를 위해 창업 초기 단계의 기업도 참여할 수 있도록 기준을 개정하고, 기술 개발과 사업화 지원을 확대하고 있다. 이러한 새로운 수소 산업 생태계 속 수소전문인력 양성이 중요한 과제로 떠오르고 있다. 수소전문인력이란 수소산업 전 과정에서 필요한 기술과 지식을 갖추고, 연구개발이나 실무 현장 경험이 있는 전문 인력을 말한다. 정부는 수소융합대학원을 신설하고, 기존 대학원에는 수소 R&D 전문인력 양성센터를 지정해 수소 전 주기를 아우르는 연구 중심 인재를 육성하고 있다. 동시에 수소 클러스터와 연계된 지역 대학을 중심으로 실무형 교육 거점을 조성하여 현장의 수요에 부응하는 실전형 인재 양성도 함께 추진 중이다. 이러한 투자와 지원을 바탕으로 정부는 2050년까지 약 60만 명의 일자리를 창출하고, 수소 산업의 성장을 견인할 전문 인력을 대거 배출하겠다는 목표를 제시하고 있다. 수소전문인력이 진출할 수 있는 신산업 분야는 매우 넓다. 수전해 및 개질을 통한 수소 생산 기술, 액화 및 고압 저장 기술, 배관·운반 시스템을 활용한 운송 기술, 이를 기반으로 한 발전·모빌리티 분야는 모두 수소에 대한 전문성을 요구하는 영역이다. 나아가 기술 개발뿐 아니라 설치, 운영, 유지관리 등 실무형 인재에 대한 수요도 꾸준히 증가할 것이다. 실제로 이름만 들어도 익숙한 국내 주요 기업들도 이미 수소 산업에 참여하고 있거나, 단기간 내 본격적인 진출을 준비하고 있다. 이러한 흐름이 이어진다면, 머지않아 "수소회사에 취업했다"는 말이 낯설지 않은 시대가 올 것이다. 수소차를 타고 수소 발전으로 전기를 쓰는 일상이 펼쳐질 그날, 수소전문기업은 우리의 경제를 이끄는 중심이 되어 있을 것이다. 곧 우리의 친구나 자녀가 다니는 회사가 수소를 다루는 기업이 되는 미래를 얼마나 빨리 맞이할지, 그리고 그 중심에 어떤 기업들이 자리 잡게 될지 주목해볼 만하다. 최윤석 한국에너지기술연구원 선임연구원기사링크 : [생활속 과학이야기] 수소경제, 수소회사 취업하기? < 생활속 과학이야기 < 사외칼럼 < 오피니언 < 기사본문 - 대전일보
2025-04-22에너지硏, 국내 첫 고농도 회수에 성공 아민에 입자형태의 초분자 첨가제 넣어 고온에서도 내구성 떨어지는 현상 극복 하루1kg 이상의 고순도C 회수 성공 포집시 순도 높을수록 공정비용 줄어 현재 탄소포집 비용t 당600달러선 경제성 확보 위해선100弗로 낮춰야 스마트팜, 공조시스템, 공기청정기 등 다양한 시설에DAC 기술 활용 기대 한국에너지기술연구원 연구진이 산학연 협력으로 하루에 이산화탄소1㎏을 공기 중에서 직접 포집(DAC)하는 기술 실증에 성공했다. /에너지연 제공사람의 체온은1도만 높아져도 여러 가지 이상 증상이 나타난다. 발열은 의학적으로 볼 때 중병의 신호 중 하나다. 지구도 마찬가지다. 통계청 등에 따르면2013년부터2023년까지 한국의 평균 기온은1.1도 높아졌다. 국내 대기 중 이산화탄소 농도는 같은 기간400ppm에서472ppm으로18% 높아졌다. 지구 온난화를 넘어 ‘지구 열화’라는 새로운 단어가 등장한 배경이다. 석탄화력발전소나 제철소, 시멘트 공장 등 이산화탄소 다량 배출 시설 내부엔 이산화탄소 포집 시설이 있다. 그러나 바깥 대기로 퍼져나간 이산화탄소는 직접 공기포집(DAC) 기술로 잡아야 한다. 미국 에너지부(DOE)에 따르면 현재DAC의 이산화탄소 포집 비용은t당 최대600달러다. 경제성을 확보하려면 이를t당100달러 이하로 낮춰야 한다. DAC는 이산화탄소만 따로 흡수하는 성질을 가진 아민 기반 건식흡수제를 주로 사용한다. 이 흡수제가100도 이상으로 가열되면 결합돼 있던 이산화탄소를 바깥으로 내보내는 원리를 이용한다. 에너지연 연구진이PEI 초분자 기반DAC 흡수제 성능 데이터를 확인하고 있는 모습. /에너지연 제공7일 업계에 따르면 한국에너지기술연구원이 대기 중 이산화탄소를 직접 포집하고 평균96.5%의 고농도로 회수하는 기술을 국내 처음으로 개발했다. 대기 중 이산화탄소를 하루1㎏ 이상 회수하는 실증 공정에도 성공해 상용화에 다가가고 있다는 평가다. DAC와 아민의 한계를 극복할 수 있는 신소재를 탄생시킨 연구다. 아민 흡수제는 이산화탄소를 강하게 빨아들이는 아민과 이를 잡아주는 실리카 지지체로 돼 있다. 아민의 이산화탄소 결합력이 매우 강해 이를 떼어내려면 많은 열에너지가 필요하다. 그러나 아민 흡수제는 고온에 노출되면 내구성이 떨어져 성능이 저하된다. 아민의 성능이 양날의 검처럼 작용하는 것이다. 에너지연 연구진은 아민에 입자 형태의 폴리에틸렌이민(PEI) 초분자(분자 간 특이한 상호작용으로 발생하는 복합체)를 첨가제로 넣어 이 문제를 해결했다. 고리화합물 형태의PEI 초분자는 아민과 이산화탄소의 결합력을 낮추면서, 고온에서 아민을 보호하는 두 가지 효과를 동시에 낸다. 이렇게 개발한 흡수제 ‘SMKIER-1’를 공정에 넣고350시간 연속 운전하면서 하루1㎏의 이산화탄소를 평균96.5%의 고순도로 회수했다. 국내에서 처음 보고된 사례다. 포집한 이산화탄소는 압축과 액화를 거쳐 저장하기 때문에 순도가 높을수록 공정 비용이 줄어든다. 에너지연 관계자는 “350시간 연속운전 결과 반응기 차압 등 압력 강하가300파스칼(㎩) 이하로 유지됐다”며 “이는 시스템을 오래 가동할 때도 안정적 공정이 가능하고, 유속 조건 상승에 따른 시스템의 추가 성능 향상이 용이하다는 의미”라고 설명했다. 기술이 상용화되면 제조 시설뿐 아니라 소형 분산형 이산화탄소 포집 설비에 다양하게 사용될 것으로 연구진은 기대하고 있다. 가축이 날숨으로 내뱉는 메탄 등 온실가스 배출을 최적화한 스마트팜, 건물 냉·난방 공조 제어 시스템, 가정과 학교 내 공기청정기 등을 예로 들었다. 다만 연구진이 달성한 기술 성숙도(TRL)는4단계로 아직 갈 길이 많이 남았다. TRL은9단계로 나뉜다. 1~2단계는 기초연구, 3~4단계는 실험실, 5~6단계는 시제품, 7~8단계는 신뢰성 평가 및 표준화, 9단계는 양산(상용화 완료)을 말한다. 한 해 세계에서 배출되는 이산화탄소 환산 톤(메탄 포함)은500억t 안팎으로 알려져 있다. 경제협력개발기구(OECD) 산하 국제에너지기구(IEA)에 따르면DAC 기술은2030년까지 전 세계 기준 연간6000만t의 이산화탄소를 포집할 수 있는 수준으로 발전할 것으로 예상된다. 연구진은 이번에 개발한DAC 기술을 하루10㎏ 포집 공정으로 스케일업(scale up)하는 후속 연구를 준비하고 있다. 2030년까지 하루200㎏, 2035년엔 연간1000t 이상 이산화탄소를 포집할 수 있는 상용화 설비를 개발하는 것을 목표로 정했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원을 받았다. GS건설과KAIST, 고려대가 실증 연구에 참여했다. 이해성 기자ihs@hankyung.com기사원문 링크 : 지구온난화 주범 이산화탄소…공기 중 직접 포집 신기술 나왔다 | 한국경제
2025-04-15□ 한국에너지기술연구원(원장 이창근)은 9월 6일(금) 연구원의 복합기술실험동 1층 세미나실에서 연구원 창립 47주년 기념식을 성황리에 개최했다. 기념식은 창립 47주년 기념 영상 상영, 유공자 공적 소개, 포상 수여식, 기념사 순으로 진행됐다. <!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]--> □ 포상 수여식에서는 총 50명의 직원이 국가과학기술연구회 이사장상, 우수직원상, BEST 신입직원상 등을 수상했다. 아울러 40년 근속자 등 장기 근속자의 공로를 치하하는 근속상 수상도 함께 진행됐다. □ 이어진 기념사에서 이창근 원장은 국가 수소 중점연구실 선정, 독일 프라운호퍼와의 MOU 체결 등 지난 1년간 연구원이 이룩해 온 굵직한 성과를 공유했다. 또 향후 연구원이 나아갈 방향과 추진 전략을 발표해 세계 최고의 에너지·환경 기술 전문 기관으로 우뚝 서기 위한 포부를 밝혔다.
2024-09-06- 6/14(금) 에너지연 대전 본원서 에너지연-로렌스 리버모어 국립연구소 간 탄소중립 핵심기술 연구협력 워크숍 개최- 미국 국립연구소와 기술, 관심 분야 협력점 모색을 통한 글로벌 파트너십 확대■ 한국에너지기술연구원(이하 ‘에너지연’)은 6월 14일(금) 대전 본원에서 미국 로렌스리버모어 국립연구소*(이하 ‘LLNL’)와 수소, 이차전지, 탄소 포집·활용(CCU) 등 탄소중립 핵심기술전반에 대한 연구협력 워크숍을 개최했다.* 로렌스 리버모어 국립연구소(Lawrence Livermore National Laboratory): 1931년 캘리포니아 대학교 물리학과 어니스트 로렌스가 주도하여 만든 방사선 연구소가 전신이며, 1952년에 로렌스 리버모어 국립연구소 개설- 물리학 분야에서 세계적 역량을 보유하고 있으며, 컴퓨터/바이오/환경·지구/에너지과학/에너지기술/일반과학을 담당하는 6개의 실험실로 구성[사진자료] 에너지연-LLNL 워크숍 단체사진(아래줄 왼쪽 두번째부터 LLNL Glenn Fox(글렌 폭스) 본부장, 에너지연 이창근 원장)□ 이번 LLNL과의 워크숍은 캠프데이비드 선언*으로 촉발된 국제공동연구 기회를 적극적으로 활용해 미국 국립연구소와의 국제협력 체계를 구축하고 연구 네트워크를 확산하고자 마련됐다.* 캠프데이비드 선언: 2023년 8월 18일 미국 캠프데이비드에서 개최된 한미일 정상회의. 정상회의에서 한미일은 전통 안보, 경제, 과학기술, 그리고 글로벌 이슈들에 대한 포괄적 협력을 추구하고, 이를 통해 더 나은 인도-태평양과 세계를 만들어나가기로 다짐■ 글렌 폭스(Glenn Fox) 본부장 등 10명의 연구진으로 구성된 LLNL 방문단과 에너지연 대표단은 워크숍에서 각 기관의 연구분야를 소개하는 한편, 공통 연구분야의 협력점을 모색하고 향후 확대 방안을 논의했다.□ 이날 양 기관은 각 기관의 연구분야 중 수소, 이차전지, 탄소 포집·전환, 에너지 소재 분야를 주 협력 분야로 정하고 세부 연구주제를 탐색하기 위한 후속 워크숍을 추진하기로 합의했다.■ 에너지연 이창근 원장은 “이번 워크숍은 에너지안보와 기후변화 대응기술 공동개발을 위한 국제협력의 귀한 출발점”이라며, “탄소중립 분야의 국제공동 연구 확대를 통해 세계 최고 수준의 연구성과를 도출할 수 있도록 노력하겠다.“고 밝혔다.[사진자료] 에너지연 이창근 원장이 인사말을 하고 있다□ LLNL 방문단 대표인 글렌 폭스(Glenn Fox) 본부장은 “한미 정부 간 과학기술외교 덕분에 한국의 기술 현황을 더욱 잘 이해할 수 있었다.”며, “이번 워크숍은 기후변화 대응 에너지기술 현황을 파악하고 서로 협력할 수 있는 부분을 탐색, 확장하는 첫 단추”라고 답했다.[사진자료] LLNL Glenn Fox(글렌 폭스) 본부장이 인사말을 하고 있다□ 한편, 양 기관은 이번 워크숍을 발판삼아 협력 사업의 구체화를 위해 미국 현지 워크숍과 함께 업무협약 체결을 추진해 에너지, 기후기술을 위한 글로벌 파트너십을 강화할 계획이다.
2024-06-17- 6월 4일(화) 대전 본원서 열린 ‘호라이즌 유럽’ 2차 설명회에 250여명 참석...뜨거운 관심보여- 비(非) 유럽 3번째, 아시아 최초 가입에 따라 이해 증진, 참여 활성화를 위한 가이드 제시■ 과학기술정보통신부(이하 ‘과기부’)와 한국에너지기술연구원(이하 ‘에너지연’)이 6월 4일(화) 14시 에너지연 대전 본원 복합동 세미나실에서 호라이즌 유럽* 2차 설명회(이하 ‘설명회’)를 개최했다. * 호라이즌 유럽(Horizon Europe): 유럽연합이 2021~2027년 총 7년 간 955억 유로(약 140조원)를 지원하는 유럽연합 최대이자 세계 최대의 다자 간 연구혁신(R&I, Research and Innovation) 프로그램- 우리나라는 지난 3월 25일 호라이즌 유럽 준회원국 가입 협상을 완료해 협정 체결 절차가 차질 없이 진행되면 2025년부터 비유럽 지역 국가 중 뉴질랜드(2023년), 캐나다(2024년)에 이어 세 번째, 아시아 지역 최초로 호라이즌 유럽 준회원국이 될 예정[사진자료] 에너지연 대전 본원에서 호라이즌 유럽 2차 설명회가 개최됐다□ 호라이즌 유럽 설명회는 유럽연합(EU)의 최대 연구혁신 프로그램인 호라이즌 유럽에 대한 이해를 높이고, 국내 연구자들의 활발한 참여를 도모하기 위해 과학기술정보통신부와 한국연구재단 주관으로 마련됐다. 호라이즌 유럽은 2021년부터 2027년까지 총 955억 유로(약 140조 원)를 지원하는 대규모 연구혁신 프로그램으로, 우리나라는 2025년 1월부터 준회원국으로 가입할 예정이다.■ 이번 설명회에는 에너지연을 포함한 정부출연연구기관, 카이스트 등 주요 대학과 국제협력 담당자 등 250여 명이 참석해 호라이즌 유럽에 대한 뜨거운 관심을 나타냈다.□ 지난 16일 고려대학교에서 진행된 1차 설명회는 대학 연구자, 산학협력단 관계자를 중심으로 진행됐으며, 2차 설명회는 정부출연연구기관 연구자와 국제협력 담당자를 중심으로 개최됐다.□ 과기부 황성훈 국제협력관과 에너지연 이창근 원장은 각각 인사말과 개회사를 통해 설명회에 참석한 연구자들을 맞이했다. 이후 주한유럽연합대표부 김주영 과학관이 호라이즌 유럽의 목표와 구성, 예산을 발표했으며, 과기부 박석춘 사무관은 우리나라의 준회원국 가입 계획과 이에 따른 변화, 신청 절차 등을 안내해 프로그램에 대한 이해를 도왔다. 이어진 질의응답 시간에서는 프로그램 전반에 대한 다양한 해석과 질문이 제시돼 열기를 더했다.[사진자료] 에너지연 이창근 원장이 인사말을 하고 있다■ 과기부는 "이번 설명회는 호라이즌 유럽 준회원국 가입을 통해 얻을 수 있는 네트워크 확대 및 R&D 경쟁력 제고 등의 기대효과를 설명하고, 과학자들의 이해 증진 및 참여 활성화에 대한 가이드라인을 제시하는 자리이다.“라며, ”향후 지역별 순회 설명회를 통해 더 많은 연구자들이 호라이즌 유럽 프로그램에 참여할 수 있도록 지원하겠다."고 밝혔다.[사진자료] 과기부 황성훈 국제협력관이 설명회를 소개하고 있다□ 또한, 과기부는 올 8월까지 지역별 순회 설명회를 개최해 호라이즌 유럽에 대한 국내 연구자의 이해를 도울 예정이다. 구체적인 장소 및 일정은 추후 한국연구재단 누리집(https://nrf.re.kr)을 통해 공지된다.
2024-06-04KIER에서 소개하는 에너지 관련 카드뉴스!