한국재료연구원(재료연·원장 이정환)은 최승목 책임연구원과 이장용 한국화학연구원 연구원이 주도한 공동 연구팀이 비귀금속 기반 장수명·고효율 음이온 교환막 수전해 스택 기술을 국내 처음으로 국산화했다고 11일 밝혔다.
공동 연구팀은 먼저 고활성·내구 비귀금속 촉매·전극 소재와 고성능 음이온교환 소재를 개발하고, 이를 수전해 시스템에 적용해 이번 기술을 완성했다.
재료연은 고활성·내구 비귀금속 촉매 소재 합성기술과 대면적 전극 공정기술, 막전극접합체 제조기술, 스택 조립·운전 기술을, 화학연은 음이온교환 소재와 고분자 분리막 제조기술을 융합한 핵심 소재 부품 국산화를 맡았다.
연구팀은 이 기술을 상용 대면적 다중셀 스택에 적용해 저위발열량 기준 수소 발생 효율 75.6%, 수소 1㎏ 생산에 필요한 소비 전력 44㎾/h, 연속 운전 2000시간 동안 성능 감소율 0.2%를 달성했다.
기존 연구는 개발 소재를 수전해 시스템에 적용하지 못했고 성능평가도 소재 단위에 그쳤다.
이와 달리 공동 연구팀은 소재 및 미니셀 단위 연구를 넘어 핵심 원천 소재와 부품을 상용 가능 수준의 스택에까지 적용, 실증 수준의 연구성과를 거뒀다.
그린수소 생산 수전해 세계시장은 2030년 약 1800조원까지 성장이 예상된다. 우리나라도 2.5㎿급 수전해 기반 수소생산 기지 구축사업을 비롯해 수전해 시장을 확대하고 있지만 수전해 관련 소재 부품은 거의 수입에 의존하고 있다.
최승목 책임연구원은 “장수명 고내구 수전해 스택을 국내 기술로 개발해 수전해 시스템 상용화의 중요 난제 가운데 하나를 해결했다”며 “소재, 부품, 시스템 수입 대체 효과는 물론, 수출도 가능할 것”이라 말했다.
공동연구팀은 전류밀도 증가를 통한 수소생산량 증대, 장수명 확보 등 수전해 스택 상용화 후속 연구를 진행하고 있다.
이번 연구는 농촌진흥청 농업과학기술 연구개발사업, 과기정통부 연구개발사업의 지원을 받았고 연구결과는 'ACS 에너지 레터스'에 실렸다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
