'그린수소'가 차세대 청정에너지원으로 주목받는 가운데, 관련 생산 안정성·경제성을 높여 상용화를 앞당길 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST·원장 오상록)은 헨켄스마이어디억 수소·연료전지연구단 박사팀이 기존보다 낮은 알칼리 조건에서도 안정적으로 작동하는 새로운 수전해용 막 소재를 개발했다고 31일 밝혔다.

이 막은 저농도 알칼리 환경에서도 수소 생산 성능을 유지해 저알칼리 수전해 기술에 활용될 수 있는 기반을 마련했다.

개발된 막은 높은 온도 조건에서도 오랜 기간 성능 저하 없이 유지됐고 수소와 산소를 효과적으로 분리해 안전 기준을 충족했다. 또 비교적 낮은 알칼리 조건에서도 이온 이동이 원활해 기존 상용 막보다 높은 수소 생산 성능을 보였다. 이는 장비 효율을 높이면서 운전 부담을 줄일 수 있음을 의미한다.

저알칼리 이온 용해막 수전해 개요

특히, 이 막은 저가 촉매 적용이 가능하고 낮은 알칼리 환경에서도 안정적인 이온 전달이 이뤄져 전해조를 더 낮은 전압에서 운전할 수 있다. 이에 따라 수전해 공정에서 큰 비중을 차지하는 전력 소모를 줄일 수 있으며 막 교체 주기가 길어져 유지보수 부담도 완화된다. 이런 특성은 수전해 설비의 초기 투자비와 운영비를 동시에 낮춰 그린수소 생산의 경제성을 높이는 기반이 된다.

이번 기술은 하나의 막으로 다양한 수전해 시스템에 적용할 수 있는 '저알칼리 이온 용해막 수전해' 방식으로, 설비 운영의 유연성을 높이고 그린수소 생산 비용 절감에 기여할 수 있다. 현재 수전해 핵심 막 소재 시장을 미국·캐나다·유럽 기업들이 주도하고 있는 상황에서 이번 성과는 국산 핵심 소재 확보와 수입 대체 효과를 가져올 수 있다. 나아가 수전해 기술을 수소 생산 국가에 수출할 수 있는 기반을 마련함으로써 그린수소 산업에서 우리나라의 기술 경쟁력과 산업 위상을 높이는 데 기여할 것으로 기대된다.

헨켄스마이어디억 박사는 “그동안 수전해 기술은 성능과 안정성, 비용 사이에서 선택의 한계가 있었는데 이번 연구는 이를 함께 개선할 수 있는 방향을 제시했다”며 “앞으로 그린수소 생산 비용을 낮추고 한국이 수전해 기술 경쟁력을 확보하는 데 도움이 되길 기대한다”고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 네이처 에너지에 게재됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com

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