국내연구진이 새로운 에너지 관리비용 절감기술을 개발했다.

최승목 박사 연구팀(재료연구소 표면기술연구본부)이 유휴전력으로 수소를 저렴하게 생산하는 ‘수전해 기술’을 개발했다고 23일 발표했다.

유휴전력으로 저렴하고 친환경 에너지 생산이 가능해졌다. 유휴전력은 재생에너지로 생산된 전력이 버려지는 전력이다. 수전해는 물을 전기분해해 수소를 얻는 기술이다. 수전해 기술에 유휴전력을 사용하면 청정에너지원이 된다. 생산된 수소는 사용 후 다시 물이 되기 때문이다. 기존 수소 생산은 화석연료를 사용해 진정한 청청에너지원이 아니라는 비판이 있다.

또한 연구팀은 고효율 비귀금속 촉매를 저가로 합성하는 기술을 세계 최초로 개발했다.

수전해 기술은 촉매가 필요하다. 수전해 시스템의 효율과 내구성을 증가시키는 역할을 한다. ‘음이온 교환막 수전해’는 수전해 시스템 중 하나다. 저가의 비귀금속을 촉매로 사용하는 장점이 있다. 단점은 촉매의 활성과 내구성이 낮다. 단점 보완을 위해 고가의 이리듐 산화물과 백금을 촉매로 사용하기도 한다.

연구팀은 저가의 비귀금속 2차원 나노구조 촉매를 개발했다. 고성능, 고내구성을 갖춘 촉매다. 촉매 합성공정도 단순화했다. 재현성 높은 원스텝 전착 공정 기술을 통해 촉매가 기판 위에 바로 증착된다. 기존 공정에 사용하는 접착제를 사용하지 않아, 높은 활성과 내구성을 확보했다. 수소 발생 저항 요소인 물질 전달 저항도 감소시켰다. 수소·산소 발생 효율과 내구성이 비약적으로 향상됐다. 이리듐 산화물 촉매 보다 1.5 배 우수한 성능이다.

세계 수소 시장은 2018년 기준 1460억불 규모다. 연평균 8% 증가해 2023년 약 2000억불 규모로 성장할 전망이다. 연구팀은 본 기술 개발로 재생에너지 발전 비중 증가 기여와 수소에너지저장시스템 실용화를 크게 앞당길 것으로 기대하고 있다. 국산화로 수입 대체 효과뿐만 아니라 수출도 가능할 것으로 전망한다. 에너지 전환 촉매 분야는 대부분 수입에 의존하고 있다.

연구팀은 관련 원천특허를 출원했다. 시스템 실증을 위한 후속 연구와 상용화를 위한 기술이전을 진행하고 있다.

최승목 박사는 “본 기술을 통해 높은 수소 발생 효율을 보이는 저가의 비귀금속 촉매 전극을 원스텝으로 재현성 있게 대면적으로 제작하는 것이 가능해졌다‘며, ”이를 통해 저가로 수소를 생산할 수 있는 수전해 시스템의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다“고 말했다.