고려대 산학협력 연구개발기업이 촉매와 분리막을 사용하지 않고 친환경 에너지인 수소를 생산하는 ‘무촉매 수전해 기술’을 국내 최초로 개발했다. 수전해는 전기분해 과정을 통해 물에서 수소를 분리하는 기술이다. 수소 생산 과정에서 이산화탄소 같은 온실가스를 배출하지 않는 ‘그린수소’는 친환경 수소경제의 핵심 요소로 꼽힌다. 국내 기업이 기술 개발에 성공함에 따라 세계 그린수소산업 생태계 선점 가능성을 열었다는 평가가 나온다.
에이치쓰리코리아(H3-KOREA·대표 김진관)는 10년간의 연구 끝에 ‘무촉매 그린수소 발생 시스템’을 개발했다고 10일 발표했다. 김진관 대표는 “현재 수전해 공법은 촉매와 특수 재질의 분리막을 이용해 수소를 생산하는데 제조 단가가 높은 단점이 있다”며 “무촉매 시스템은 촉매와 분리막 비용이 전혀 들지 않아 수소 가격을 획기적으로 낮출 수 있다”고 말했다. 정부가 2019년 발표한 2040년 ㎏당 수소 목표가격(3000원)을 20년 앞당겼다는 게 회사 측 설명이다.
대부분의 수전해 연구개발은 가격이 저렴한 고전도 촉매제 개발에 집중돼 있다. 촉매 단가를 최소화해야 수소 가격을 낮출 수 있어서다. 주로 사용하는 촉매제는 백금, 이리듐, 루테늄 등 고가의 재료들이다. 현재 수전해 공법은 전해질을 넣은 물(전해수)에 촉매제를 입힌 판 형태의 셀(티타늄 재질)을 담가 전기를 흘려보내 수소와 산소를 분리하는 방식이다. 이 회사는 핵심 부품인 셀을 신소재로 만들어 촉매와 분리막 기능을 대체했다. 촉매 없이도 전류 흐름이 원활하고 분리막을 교체할 필요가 없어 셀을 반영구적으로 사용할 수 있다. 이산화탄소와 같은 온실가스도 배출하지 않는다.
수전해 기술은 유럽과 미국이 선도하고 있다. 한국에너지기술연구원에 따르면 세계 최고 수준의 알칼라인 수전해 기술을 보유한 노르웨이 넬사는 수소 생산 전력소모량이 49㎾h/㎏이다. 수소 1㎏을 생산하는 데 49㎾h의 전력이 소모된다. 에이치쓰리코리아는 6㎾h/㎏으로 넬보다 효율이 8.16배 높다. 넬이 사용하는 전력의 12.2%로 같은 양의 수소를 생산할 수 있다. 이 회사는 수소발생기 한 대(10억원)로 60㎾h의 전력을 사용해 연간 87.6t의 수소를 양산할 계획이다. 현대 수소전기차 넥쏘(5㎏) 1만7500대를 충전할 수 있는 양이다.
이 회사는 올해 1월 충남 태안 인공지능센터에 테스트베드를 구축하고 500㎿급 풍력발전단지와 연계해 2세대 수전해 양산 체계를 갖추기 위한 시험 가동을 준비 중이다. 2세대 수전해 기술은 화력발전이 아니라 태양광·풍력 등 신재생에너지를 공급받아 그린수소를 생산하는 방식이다. 김 대표는 “국내 기업과 연구기관에서는 아직 촉매 없이 수소를 대량 생산하는 기술을 개발하지 못한 상황”이라며 “무촉매 수전해 기술을 고도화해 한국이 에너지 수입국이 아니라 친환경 에너지 수출국으로 변화할 수 있는 발판을 마련하겠다”고 강조했다.
강태우 기자
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