한국재료연구원이 그린수소 상용화를 앞당길 수 있는 새로운 생산 기술을 개발했다.
한국재료연구원(KIMS·원장 이정환)은 최승목 에너지전자재료연구실 연구팀이 그린수소 생산 음이온교환막수전해 기술을 상용 수준으로 끌어올릴 '수전해 스택 실증 기술'을 국내 처음으로 개발했다고 17일 밝혔다.
'수전해 스택 실증 기술'은 값비싼 귀금속을 사용하지 않는 비귀금속 촉매 개발에서 대면적 전극, 실증화 수전해 스택까지 아우른 전주기 통합 기술이다.
전 세계적으로 온실가스를 배출하지 않는 수전해 수소생산 기술 개발이 활발하다. 수전해 기술 가운데 음이온교환막수전해는 비귀금속 촉매를 사용해 고순도 수소를 저가로 안전하게 생산할 수 있는 대표적인 차세대 그린수소 생산기술이다.
고효율 수전해 시스템은 스택(핵심 부품) 맞춤형 고활성 촉매가 필요하다. 지금까지 우수한 촉매는 많이 개발됐지만 상용 가능한 수준의 스택 적용 검증이나 대량 생산, 복잡한 전극화 공정 및 시스템 적용에는 한계가 있었다.
연구팀은 저가 니켈과 코발트 촉매 나노입자 산화도를 변화시켜 수소 발생 시 생기는 활성도와 내구성을 동시에 확보해 이 같은 문제를 해결했다. 촉매 산화도를 부분적으로 제어해 수소 발생 활성을 감소시키는 수산화이온(OH-) 흡착 반응을 산화물에 집중시켰고 이를 통해 활성금속 촉매 성능은 높이고 금속이온입자 용출은 억제했다. 수소발생 시스템에 적용해 실증하는데도 성공했다.
최승목 연구원은 “단순히 성능과 내구성을 확보한 수소 발생 촉매 개발을 넘어 상용 수준의 대면적 스택에 적용할 수 있다는 것까지 확인해 실용화 가능성을 높였다”면서 “수전해 스택 실증을 통해 음이온교환막수전해 상용화 시점을 앞당길 수 있을 것”이라 말했다.
연구팀은 이번 연구성과를 토대로 음이온교환막수전해 스택을 시스템에 적용하기 위한 상용화 연구를 진행하고 있다. 이번 연구성과는 과학기술정보통신부 수소에너지혁신기술개발사업과 한국재료연구원 주요사업 지원을 받아 수행됐다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
