□ 수소에너지가 미래 환경 및 에너지 문제를 해결할 유력한 대안으로 떠오르고 있는 가운데 물을 이용해 고온에서 수소를 추출하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

※ 수소에너지란, 연소하더라도 오염물질이나 온실가스(이산화탄소)가 발생하지 않는 미래형 무공해 에너지로 인류의 궁극적인 연료로 지목되고 있는 청정에너지

■ 한국에너지기술연구원(황주호 원장)은 신재생에너지를 통해 고온·고압의 폐열과 수증기를 재활용할 목적으로 평관형 고체산화물 스택을 이용한 고온수전해 수소제조 기술을 세계 최초로 확보했다.

※ 수전해 기술이란, 물에 전기와 열을 가해 전기화학적인 분해반응을 일으켜 수소와

산소를 분리하는 공정. 특히 고온수전해기술(High-temperature steam electrolysis)은 폐열을 재활용하는 청정수소 대량 제조기술로, 차세대 수소 제조 기술로 주목 받고 있음

□ 한국에너지기술연구원 우상국 박사 연구팀은 기존의 평판형(plate type) 셀과 원통형(tubular type) 셀의 장점을 동시에 취한 평관형 고체산화물셀(Flat-tubular solid oxide cell)을 개발함으로써, 평판형 셀에 비해 강도가 우수하고 밀봉이 용이하며 원통형 셀에 비해 적층이 용이하고 집적도가 높은 독자적인 세라믹 셀 개발에 성공했다.

◦개발된 평관형 고체산화물 수전해 장치는 평평하고 얇은 튜브형 셀을 이용한 세계 유일의 고온형 수전해 스택으로 850℃ 이상의 고온에서 물로부터 시간당 200L 이상의 수소를 만들어내는 시스템이다. 이 같은 고온형 수전해 수소생산 방식은 80℃ 이하의 저온형 수전해 방식에 비해 약 15% 이상 효율이 높다.

 ◦이 기술은 세라믹 연결재가 평관형 단위셀에 일체형으로 제작돼 별도의 금속성 연결재 없이도 스택을 적층할 수 있어 집적도가 매우 높다. 또한 금속의 부식 현상으로 인한 성능저하를 극복할 수 있고, 가볍고 조밀한 모듈을 구성할 수 있어 경제성이 뛰어나다.

◦현재 한국 특허 10-1120134를 포함한 14건이 국내 특허로 등록됐고 16건이 국내외 출원된 상태다.

□ 우상국 박사 연구팀은 최근 평관형 단위셀 10장을 적층한 스택을 이용해 2,000시간 연속운전을 성공적으로 수행했으며, 200L/h 수소 제조용 스택모듈 개발에 성공했다. 향후 350L/h 대용량제조기술 개발에 성공할 경우 국내외 수전해 기술의 선두주자로 자리매김할 수 있을 것으로 예상된다.

□ 연구책임자인 우상국 박사는 “화석연료로 수소를 만들 경우 한정된 자원을 사용할 뿐 아니라 필연적으로 오염물질을 배출하기 때문에 장기적으로는 지양해야 할 방법”이라며 “신재생에너지를 이용해 수소를 만들어내는 방법 중 고온수전해 수소 생산 기술이 경제성 측면에서 우수하기에 미래 수소 생산 기술의 중심이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

□ 이 기술은 교육과학기술부 수소프론티어사업단(단장: 김종원) 주관으로 수행된 결과다.