차세대 친환경 에너지로 주목받고 있는 수소를 맹물을 이용해 대량으로 생산할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

한국에너지기술연구원 우상국 책임연구원팀은 공장 등에서 발생하는 고온·고압의 수증기를 이용해 수소를 만들 수 있는 ’평관형 고체산화물 스택을 이용한 고온 수전해 수소제조기술‘을 개발했다고 21일 밝혔다.

수소는 오염이 거의 생기지 않는 친환경 에너지지로 주목받고 있지만, 만들기 까다롭다는 단점이 있다. 천연가스를 화학적으로 분해해서 뽑아내는 방법이 있지만, 가스를 그대로 에너지원으로 쓰는 것보다 에너지 효율이 떨어지고 오염물질까지 생긴다. 그래서 전기분해를 하기도 하지만, 투입되는 에너지가 너무 많아 효율이 떨어진다.

이번에 연구원에서 개발한 수전해 기법은 기존에도 있었다. 물에 전기와 열을 동시에 가하면 화학반응이 원활하게 일어나 수소 분리효율이 높아진다는 원리를 응용한 이 원리는, 공장에서 나오는 폐열을 이용할 수도 있다.

연구팀은 물을 수소와 산소로 분리시키는 ‘셀’ 모양을 변형시켰다. 지금까지 대부분 수소분리 셀은 납작한 ‘평판형’이나 파이프 모양의 ‘원통형’ 셀을 썼는데, 이번에는 평판형 셀과 원통형 셀의 합친 ‘평관형 고체산화물 셀’을 독자적으로 개발한 것. 평판형 셀 보다 튼튼하고, 원통형 셀에 비해서 여러 장을 겹쳐 발전이 용이하게 만든 것이 장점이다. 또 금속 뿐만 아니라 세라믹 성분으로 만들어 유지보수효율을 높였다.

이렇게 만든 셀로 실험한 결과, 셀 온도를 섭씨 850도 까지 높이는데 성공했다. 지금까지 나온 저온형 수전해 기술은 80도가 한계였다. 또 신형 셀 10장을 쌓아 최소 발전단위인 ‘스택’ 한 개에서 시간당 200L의 수소를 만드는데 성공했다. 기존 방법에 비해 15% 이상 수소생산 효율을 높였다.

우상국 연구원은 “이미 시험설비에서 2000시간 연속운전에 성공함으로써 기술 검증을 마친 상태”라며 “앞으로 시간당 350L의 수소제조 기술 개발을 목표로 하고 있다”고 말했다.





전승민 기자 enhanced@donga.com