분리막 개선··· 수전해 효율 제고
[일렉트릭파워 배상훈 기자]한국서부발전(사장 김병숙)이 낮은 비용으로 그린수소를 생산하는 수전해기술 개발을 시작했다.
서부발전과 한국에너지기술연구원(이하 에기연)은 3월 19일 ‘그린수소 경제성 확보를 위한 수전해기술 연구개발’ 착수회의를 진행했다.
수전해기술은 전기로 물을 분해해 수소를 얻는 기술이다. 이때 화석연료 대신 풍력, 태양광 등 재생에너지로 생산한 전기를 활용하면 온실가스 배출이 없는 그린수소 생산이 가능하다.
하지만 태양광 등 재생에너지 발전은 기상변화 영향을 받는다. 때문에 안정적인 전력 생산을 담보할 수 없다. 출력 변동성이 커서 기존 수전해설비에 바로 적용할 경우 수명단축과 효율저하로 이어질 수 있다.
이를 보완하기 위해 출력안정 역할을 하는 에너지저장장치(ESS)를 추가로 설치한다. 하지만 고가의 비용 탓에 경제성이 떨어진다는 단점이 있었다.
이에 서부발전과 에기연은 경제성 확보를 위해 나섰다. 양 기관은 ESS 없이 재생에너지원을 직접 수전해설비와 연계하는 기술을 개발하기로 했다.
에기연은 수전해기술 국산화를 선도하고 있는 전문 연구기관이다. 이번 연구의 핵심은 수소·산소 분리막 개선과 불안정한 전원출력을 견디는 고내구성 촉매 개발이다.
우선 수전해 과정에서 발생하는 수소와 산소 간 혼입 문제를 해결하기 위해 분리막을 개선하기로 했다.
분리막 사이로 이온은 통과하되 산소와 수소는 서로 넘어가지 못하도록 세공 크기를 줄이는 게 핵심이다. 분리막 세공 크기를 줄일 때 감소하는 전압효율을 유지하는 것도 개선해야 할 과제다.
여기에 ESS 없이 변동성이 큰 출력을 견디면서 재생에너지 부하를 95% 이상 활용할 수 있는 고내구성 수전해 촉매도 개발한다. 이를 바탕으로 수전해 효율을 82%까지 끌어올리는 게 목표다.
이번 개발이 성공적으로 마무리되면 ESS 투자비용 없이 재생에너지 활용이 가능하다. 향후 그린수소를 안정적으로 생산할 수 있을 것으로 기대된다.
서부발전 관계자는 “이번 연구개발을 시작으로 올해 디지털·그린 뉴딜 등을 포함한 한국판 뉴딜 연구개발에 323억원을 투자할 계획”이라며 “정부가 추진하는 수소경제 정책에 적극 부응하기 위해 최선을 다하겠다”고 말했다.
