김창희 한국에너지기술연구원 수소연구단장.[헤럴드경제DB]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 화석연료를 대체해나갈 것으로 기대되는 친환경 수소에너지 생산장치의 성능과 효율을 평가할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국에너지기술연구원은 수소연구단 김창희 박사 연구팀이 친환경 에너지원 수소를 생산하는 수소를 생산하는 수전해 장치의 성능평가 장비를 자체 개발에 성공했다고 15일 밝혔다.

정부의 3대 전략투자 대상에 ‘수소경제’가 선정돼 재생에너지와 연계로 친환경 그린수소를 생산할 수 있는 수전해 기술개발에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라 수전해 핵심 소재, 부품 및 장치의 성능과 효율을 평가할 수 있는 장비가 국내와 해외에 많이 보급되고 있다.

물을 전기분해하는 수전해 장치는 수소와 산소가 각각 발생하는 음극·양극과 두 전극사이에서 이온을 전달하고 수소, 산소 가스의 혼합을 막아주는 역할을 하는 분리막으로 구성된 ‘수전해 셀’의 집합체다. 수전해 장치의 효율은 이 수전해 셀의 성능에 좌우된다.

현재 전류를 흐르게 했을 때 나타나는 수전해 셀의 전압만을 측정하는 방식으로 성능과 효율을 평가하는데, 이 방법은 비교적 간단한 장치 구성만으로도 평가가 가능하다. 하지만 실제 수소, 산소 생산량을 정량적으로 검증할 수 없기 때문에 운전되는 전류 밀도 범위에 따라 정확한 성능 및 효율 평가가 어렵다. 또한 수전해 셀의 경우 낮은 전류 밀도에서 운전될 때 수소, 산소 가스가 혼합 될 확률이 매우 높아지는데, 이는 부정확한 전압 효율 측정을 유발하는 대표적인 운전 환경 중 하나다.

연구팀은 통상적인 전압 효율 측정과 더불어, 수전해 셀 운전 시 생성되는 수소, 산소 가스의 유량과 농도를 실시간으로 측정하고 혼합 정도를 분석함으로써, 인가되는 전류 대비 생성된 수소의 양(전류 효율)까지 동시에 정밀하게 분석할 수 있는 평가 장비를 자체 개발했다.

에너지연이 개발한 수전해 셀 평가장치.[한국에너지기술연구원 제공]

개발한 평가 장비를 이용, 수전해 셀이 운전되는 동안 생성된 수소, 산소 가스에 대한 정보를 실시간으로 쉽게 모니터링 할 수 있었고, 이를 바탕으로 날씨에 따라 전기 생산량의 변화가 심한 태양광, 풍력 등의 재생에너지와 연계되었을 때 수전해 셀의 응답성과 신뢰성 역시 검증할 수 있었다.

김창희 박사는 “이번 평가 장치의 개발은 연구 현장에서 필요로 하는 요소 기술이 반영된 평가 장치를 연구원에서 자체적으로 구현했다는 데에 그 의의가 있다”며 “해외 선도 기업 제품 대비 저렴한 가격으로 제작이 가능해짐에 따라 국내 수전해 평가 장치의 보급에 큰 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

nbgkoo@heraldcorp.com