한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 강정구 교수 연구팀이 우수한 성능의 아연공기전지를 기반으로 자가발전형 그린수소 생산 시스템을 개발했다고 22일 밝혔다. 그린수소는 신재생에너지 전력을 이용해 수전해(물을 전기분해해 수소를 생산하는 기술) 방식으로 만들어 내는 수소다. 생산 과정에서 탄소를 배출하지 않아 청정 연료로 불리지만, 신재생에너지의 발전량이 불규칙해 물 분해 효율이 낮다는 한계가 있다. 이에 공기 중 산소를 산화제로 사용하는 공기전지가 신재생에너지를 대체할 동력원으로 주목받고 있다. 특히 값싼 아연 음극과 산소 양극으로 구성된 아연공기전지는 물 기반 전해질을 사용해 리튬이온전지와 달리 발화 위험이 없고 에너지 밀도가 높다. 다만 귀금속 촉매를 사용하기 때문에 비용이 많이 들고 장기간 충·방전 시 성능이 급격히 떨어지게 된다. 연구팀은 산화 그래핀(흑연의 한 층에서 떼어낸 2차원 물질)에 금속 유기 골격체(MOF·금속과 유기물을 결합한 다공성 소재)를 성장시켜 비(非) 귀금속 촉매를 개발했다. 이를 아연공기전지에 적용한 결과 기존 전지보다 5배 높은 에너지 밀도를 보였으며, 반복적인 충·방전에도 장시간 안정적인 구동이 가능함을 확인했다. 강정구
정부가 수소 충전소 확대를 위해 규제를 완화하는 등 수소 산업 육성을 위한 규제 혁신과 정비에 속도를 내기로 했다. 산업통상자원부는 2일 열린 비상경제장관회의에서 '세계 1등 수소 산업 육성을 위한 현장 중심 규제혁신 방안'을 발표하며 이같이 밝혔다. 정부는 작년 5월부터 수전해, 충전소, 액화수소, 수소·암모니아 발전, 모빌리티 등 5대 수소 유망 산업 분야를 중심으로 산·학·연 전문가가 참여한 민관 협의체를 운영했으며, 49건의 규제를 발굴해 이 중 25건의 개선 건의를 수용했다. 또한 안전 문제로 수용하기 어려운 11건을 제외한 나머지 13건도 실증 등을 통해 개선 여부를 긍정적으로 검토해나가기로 했다. 정부는 '고압가스 안전관리법 시행규칙' 등을 개정, 우선 수소 충전소 분야에서 수소전기차 운전자들이 어디서든 편리하게 연료를 충전할 수 있도록 도심 지역에 충전소가 쉽게 들어설 수 있도록 규제를 완화하는 방안을 추진한다. 현행 규정에 따르면 수소 충전소는 주택, 상가 등 주변 시설과 12∼32ｍ의 안전거리를 의무적으로 확보해야 한다. 정부는 관련 규정을 개정해 앞으로는 콘크리트 등 튼튼한 재질의 방호벽을 주변에 높게 쌓는 조건으로 도심에도 수소 충전소가
한국에너지기술연구원은 국내 전기분해조 대표 기업인 테크로스와 '재생에너지 연계 250kW급 수전해 확장형 모듈 스택 핵심 기술' 이전 계약을 했다고 29일 밝혔다. 물을 전기 분해해 수소와 산소를 생성하는 것이 수전해다. 수소 생성을 위한 전력을 재생에너지로 충당해 생성 과정에서 이산화탄소가 발생하지 않는 대표적인 그린수소 생산 기술이다. 이 기술을 이용하면 기존 국내 기술보다 6% 이상 수소 생산 효율을 향상할 수 있어 해외 선도 기업과의 경쟁이 가능해질 것으로 기대된다. 부하 변동 대응 운전 내구성도 높아, 재생에너지와 연계한 운전 범위도 기존 기술보다 20% 이상 높일 수 있다. 양 기관은 기술을 이전하는 것에 그치지 않고 업무협약을 통해 알칼라인 수전해 장치의 성공적인 상용화와 해외시장 조기 진입을 공동 추진할 계획이다. 이창근 에너지연 원장은 "시장성을 갖춘 사업화 연계 기술을 개발하고 시장 창출을 위해 기업과 협력하는 것이 출연연의 역할"이라며 "현재 기술에 만족하지 않고 기업과의 협력을 강화해 글로벌 경쟁력을 갖출 수 있도록 하겠다"고 말했다. 헬로티 이창현 기자 |
값비싼 백금∙이리듐 촉매 대체 가능해…Advanced Materials 게재 그린 수소를 더 값싸고 친환경적으로 생산할 수 있는 기술이 개발됐다. 값비싼 귀금속 촉매를 대체한 기술로, 탄소중립 사회에 한 발짝 다가설 수 있을 것으로 기대된다. UNIST 에너지화학공학과 류정기 교수와 KAIST 신소재공학과 서동화 교수 공동연구팀이 높은 효율과 안정성을 가진 고순도의 그린수소 생산용 이기능성(Bifunctional) 수전해 촉매를 개발했다. 개발된 촉매는 부식성 강한 산성의 환경에서도 장시간 사용이 가능하다. 루테늄과 실리콘, 텅스텐(RuSiW)을 기반으로 만들어 기존의 백금(Pt) 혹은 이리듐(Ir) 촉매에 비해 저렴하다. 온실가스 배출량도 1/4 이하로 낮아 친환경적이다. 수전해는 물을 전기 분해해 수소를 생산하는 기술이다. 수소를 생산하는 과정에서 탄소 배출 없이 친환경적인 수소를 생산할 수 있어 탄소중립 사회를 위한 차세대 기술로 꼽힌다. 연구팀은 산성에서 안정적인 백금이나 이리듐과 같은 귀금속 전해질을 대체할 물질을 연구했다. 루테늄은 생산 가격이 상대적으로 저렴하고, 백금이나 이리듐보다 각각 1/7, 1/4 낮은 온실가스를 배출해 친환경적인 금속으로
음이온교환막 활용한 새로운 촉매층 제조기술 개발…이오노머 없애 계면저항 획기적 개선 그린수소 생산 기술 상업화에 한발 더 가까이 나아갈 가능성을 여는 기술이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 권영국 교수팀이 음이온 교환막과 지지체 사이에 촉매층을 직접 성장시켜 막전극접합체(Membrane Electrode Assembly)를 제조하는 ‘막-촉매-지지체 일체형 전극 제조기술’을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 산소를 발생시키는 대표적인 촉매인 니켈, 철 기반의 촉매층을 음이온 교환막과 전극 지지체 사이에 직접 성장시켰다. 또한 계면 저항을 획기적으로 개선하며 수소 생산의 성능과 전극 촉매의 안정성 또한 향상시켰다. 음이온 교환막 수전해 기술은 음이온만 선택적으로 이동시키는 교환막을 전해질로 사용해 수소를 생산하는 시스템이다. 기존 시스템의 단점 보완 및 장점을 극대화한 시스템이지만 상업화를 위한 성능 및 계면 저항에 대한 개선이 필요하다. 연구팀은 먼저 강한 환원제 산화제의 반대말. 반응이 일어나는 동안 다른 물질의 산소를 제거하거나 상대 물질에 전자를 주는 물질인 BH4-를 음이온만 통과시키는 ‘음이온 교환막’을 통해 이동시켰다. 연구팀은 이
바닷물을 원료로 그린 수소와 산소를 발생시키는 고효율 수전해 촉매 기술이 개발됐다. 광주과학기술원(GIST)은 화학과 서준혁 교수 연구팀이 포항공대 한정우 교수팀과 함께 '쇼트키 접합(Schottky junction)'을 이용해 전자 이동을 향상하는 기술 개발에 성공했다고 27일 밝혔다. 쇼트키 접합이란 금속(Metal)과 반도체(Semiconductor) 사이에 생기는 접합의 종류로, 이를 통해 반도체에서 금속으로 전자가 이동하게 된다. 연구팀은 기존 수전해 시스템이 염분이 없는 물(담수)을 사용하는 것과 달리 지구상에서 가장 풍부한 바닷물을 활용해 탄소 배출 없는 그린 수소의 생산 가능성을 확인했다. 쇼트키 접합을 통한 효과적 전자 전달 과정이 수전해 반응 효율에 미치는 영향을 실험적으로도 증명했다. 열흘 동안 이뤄진 실제 바닷물 분해 반응에서 0.2V의 과전압만으로 0.1A의 높은 효율에 도달하는 실험 결과를 얻었고 고효율, 고안정성 촉매의 상용화 가능성도 실증했다. 서준혁 교수는 "전극 촉매의 이종접합 계면에 쇼트키 접합을 형성하는 새로운 기술을 도입해 촉매반응 효율을 혁신적으로 향상했다는 데 의의가 있다"며 "그린 수소 생산이나 산소 공급 설비 제작
‘Korea H2 Business Summit’ 총회서 글로벌 수소경제 선도 위한 청사진 제시 두산, 수전해·수소액화플랜트 등 수소 생산부터 수소터빈·연료전지·트라이젠 등 수소 활용까지 두산이 수소의 생산부터 유통, 활용에 이르기까지 수소경제 전반에 걸친 투자와 기술개발을 통해 ‘수소 밸류체인’ 구축에 박차를 가한다. 두산은 지난 14일 ‘Korea H2 Business Summit(이하 ‘서밋)’ 2차 총회에 참가해 회원사들과 함께 ‘글로벌 수소경제 선도를 위한 서밋 이니셔티브’를 발표했다. 서울 그랜드하얏트 호텔에서 개최되는 총회에는 두산을 비롯해 현대차, SK, 포스코, 롯데 등 17개 회원사 경영진이 참석했다. 서밋은 이날 총회에서 ▲수소 기반 대한민국 탄소중립 달성을 위한 핵심적 기여 다짐 ▲비즈니스 협업 기회 창출 및 수소펀드 조성 등을 통한 협력 플랫폼으로서의 기능 강화 추진 ▲수소 생태계 조성을 위한 적극적인 정책 의견 개진 및 제언 활동 등의 내용이 담긴 ‘서밋 이니셔티브’를 선언하는 한편, 서밋 출범 이후 그간의 활동과 성과를 공유하는 시간을 가졌다. 두산은 수소 분야에 있어 차별화된 기술을 통해 다양한 사업을 진행하고 있다. 특히 수전해
UNIST 박혜성 교수팀, 뛰어난 성능의 비귀금속 촉매 개발…ACS Energy Letters 게재 귀금속 수전해 촉매의 대체재로 많은 관심을 받고있는 페로브스카이트 산화물의 촉매 효율을 크게 향상시킬 수 있는 합성법이 개발됐다. UNIST 신소재공학과 박혜성 교수와 동국대 융합에너지신소재공학과 한영규 교수 공동연구팀이 이차원 소재인 전이금속 칼코겐 화합물을 페로브스카이트 산화물의 성장기판으로 활용해 촉매의 표면 결정 구조와 전자 구조의 품질을 높이고 성능을 향상시킬 수 있는 합성법을 개발했다고 밝혔다. 수전해를 통한 수소 생산법은 온실가스나 대기오염 물질을 배출하지 않아 친환경적 수소 생산 방식으로 각광받고 있다. 하지만 공정에 사용되는 고비용의 귀금속 촉매로 인해 수소 생산 단가가 높다는 단점을 가진다. 페로브스카이트 산화물은 구성 원소와 전자 구조의 품질을 높이기 용이해 귀금속 대체 수전해 촉매로 많은 연구가 이뤄지고 있지만 귀금속 촉매 대비 산소발생 효율이 낮다는 문제점을 가진다. 통상적으로 촉매의 표면 결정 구조와 전자 구조는 물로부터 수소와 산소를 생산하는 반응과정에서 생성되는 중간 생성물과의 흡·탈착 반응과 직결되는 특성이다. 따라서 이를 제어하
수소연료전지·수전해 분야 핵심부품 제조 스타트업 에프씨엠티(이하 FCMT)가 범한퓨얼셀과 선박, 버스 등 모빌리티용 MEA 개발협력 등 긴밀한 협력관계를 구축하고 시너지 창출을 가속화하기 위해 양해각서(MOU)를 체결했다고 20일 밝혔다. 이번 협약식은 경기도 안양시 FCMT 본사에서 FCMT 이정규 대표이사와 범한퓨얼셀 수소연료전지본부 곽대연 상무 등 관계자들이 참석한 가운데 진행됐다. 범한퓨얼셀은 최근 삼성중공업과 공동연구를 통해 선박용 액화수소 연료전지 개발에 성공했다. 범한퓨얼셀이 개발한 연료전지는 노르웨이 선급인 'DNV'로부터 세계 최초로 5MW(메가와트)급 액화수소 연료전지AIP(Approval In Principle) 인증을 획득하는 등 상용화가 임박한 것으로 업계는 보고 있다. 범한산업의 자회사로서 현재 전기버스를 판매 중인 범한자동차의 경우 범한퓨얼셀의 연료전지시스템을 적용한 수소버스를 판매할 계획이다. 또한 향후 수소버스 시장 확대 시 시장을 주도할 기업으로 주목받고 있다. 이정규 FCMT 대표이사는 "범한퓨얼셀이 모빌리티 연료전지 시장 진출을 확대해 나가는 시기에 협력 기회를 얻게 되어 기쁘게 생각한다"면서 "긴밀한 협력관계를 통해 양사
친환경, 탄소중립 및 수소경제 달성을 위한 예비창업자들의 아이디어 경합 자리가 마련된다. 한국남부발전은 부산대, 현대중공업과 함께 '청년 오픈이노베이션 챌린지' 경진대회를 개최한다고 18일 밝혔다. '청년 오픈이노베이션 챌린지'는 우수한 아이디어를 가진 예비창업자를 발굴하고, 대학과 공기업·대기업의 협업을 통해 지속가능한 성공 창업 동력을 창출하고자 마련된 대회다. 전국 대학(원)생 및 예비창업자(팀)라면 누구나 경진대회 참여할 수 있다. '친환경, 탄소중립 실천을 위한 에너지 창업', '수소 밸류체인(수소 생산·저장·운송·충전·활용 등 수소 관련 모든 산업)-수전해·연료전지 적용 아이디어'와 관련한 주제를 내달 4일까지 제출하면 된다. 신청자들은 서류심사와 오리엔테이션, 멘토링 지원, 예선 심사 등을 거치며, 총 6명(팀)이 최종 본선에 진출하게 된다. 최종 본선 진출팀은 내달 23일 벡스코에서 열리는 '아시아 창업 엑스포' 무대에서 최종 순위를 가린다. 본선 진출팀에는 대상·최우수상·우수상 상패와 상금, 사업화 연계 등 혜택이 주어진다. 헬로티 이창현 기자 |
전남도는 그린수소 에너지섬 조성 타당성 조사 연구용역을 위해 국비 2억원을 확보했다고 19일 밝혔다. 그린수소 에너지섬 조성사업은 8.2GW 규모의 해상 풍력 발전을 활용해 섬에 수전해(전기화학 반응을 이용해 수소와 산소를 생산하는 기술) 설비를 구축하는 내용이다. 생산된 그린수소는 상대적으로 탄소 배출량이 많은 철강, 석유화학 단지 등에 공급해 에너지 전환을 통한 탄소중립을 실현한다는 방침이다. 전남도는 지난해 12월 산업부 공모사업인 '수전해 시스템 신뢰성 제고를 위한 성능시험센터 구축'에 선정됐다. 오는 2024년까지 국비 153억원을 받아 그린수소 핵심 기술인 수전해 시스템을 구축할 계획이다. 수전해 성능시험센터를 기반으로 향후 수전해 인증센터까지 구축해 전남을 그린 수소 생산의 중심지로 만들 예정이다. 전남도 관계자는 "그린 수소 산업을 전남이 선도해 기업을 유치하고, 일자리를 창출하는 것은 물론 지속가능한 미래 성장동력으로 만들겠다"고 밝혔다. 헬로티 이창현 기자 |
수소모빌리티+쇼조직위(이하 조직위)는 지난 11일부터 12일, 프랑스 파리에서 열린 ‘프랑스 수소산업전 2022(Hyvolution 2022)’ 전시회에 한국관을 운영, EU 지역과 국내 수소산업 교류 역할을 수행하고, 국내 수소 관련 기업의 해외 사업기회 창출을 성공리에 마쳤다. 조직위는 국내 수소 관련 기관 및 기업 등 총 11곳과 공동관을 구성해 EU 지역 수소산업 해외 바이어를 대상으로 마케팅 활동을 추진해 수출상담 및 계약 등의 신사업 기회를 창출했다. 수소고압부품 시험·검사 장비 제조 기업인 대하는 프랑스의 수소 충전소 설계 및 제조 기업 A사와 기술 이전과 상호협력, 한국 내 수소 충전소 공동 개발이 포함된 협의를 추진키로 했다. 특수 테이프 코팅 전문기업 대현에스티가 출품한 수소 누출 감지용 필름은 전시 기간 중 유럽 완성차 기업, 부품제조사, 연구기관 등의 많은 관심을 받았으며 약 22건 이상의 샘플 요청과 협업 문의를 받았다. 초대형 수소저장 용기 제조업체 엔케이에테르의 튜브 트레일러 수소용기는 전시장을 찾은 유럽 바이어들에게 많은 문의를 받았으며, 약 200만 달러 규모의 수출상담도 이뤄졌다. 에프씨엠티는 국내 대표적인 수전해 전문기업인
"기존 촉매 대비 400% 높은 전류밀도에서 수소 생산이 가능한 것 확인" 국내 연구진이 물을 전기분해해 고순도의 ‘수소’를 생산(수전해)하는 비용을 낮출 수 있는 망간 기반의 새로운 촉매를 개발했다. ‘수전해’ 방식은 온실가스를 배출하지 않는 친환경적인 수소 생산 방법이지만, 고가의 전력비용이 실용화의 걸림돌이 되고 있다. 수소를 보다 폭넓고 다양하게 활용하기 위해서는 생산단가를 대폭 낮춰야 하며, 따라서 적은 에너지로 수소를 생산할 수 있는 고성능 촉매 개발이 요구된다. 이리듐, 루테늄과 같은 귀금속은 산소발생 반응을 일으키기 위한 우수한 촉매로 수전해에 주로 사용되고 있지만, 가격이 비싸다는 단점이 있다. 따라서 가격이 저렴하고 우수한 전이금속 기반(니켈, 코발트, 철)의 수소·산소 발생 촉매의 개발이 중요하다. 지스트(광주과학기술원)는 지구‧환경공학부 이재영 교수 연구팀이 인하대학교 화학공학과 이기영 교수 연구팀과 공동으로 수행한 연구에서, 전도성 탄소와 혼합된 망간 기반 촉매를 활용해 촉매의 전기 전도도를 조절함으로써 수전해 성능을 향상시키는 데 성공했다고 발표했다. 망간 기반의 금속 산화물은 자연계에 존재하는 대표적인 물분해 반응 촉매로, 구조적인
R&D 등 정부 지원 확대 및 수전해 설비 안전기준 개선 추진 산업통상자원부(이하 산업부) 문승욱 장관은 21일 청정수소 관련 기업인들과 간담회를 개최했다. 이번 간담회는 수소 산업 생태계 조성의 일환으로 청정수소의 국내 생산 및 활용 확대 방안을 논의하는 한편, 관련 기업들의 애로사항을 청취하고 이를 해소할 수 있는 지원 방안을 마련하기 위해 개최됐다. 문승욱 장관은 인사말을 통해 수소가 탄소중립 실현의 핵심 수단이자 미래의 새로운 성장동력이면서, 기존 화석연료와는 달리 우리 자본과 기술로 생산할 수 있는 에너지 안보 자원이라고 강조했다. 또한 수소 산업 생태계 조성 촉진을 위한 국내 청정수소의 생산·활용 확대에 참석 기업들의 적극적인 투자를 당부했다. 문 장관은 정부도 기술개발과 실증사업 지원을 통해 기업의 기술력을 제고하고, ‘수소법’ 개정에 맞추어 ‘청정수소 인증제’와 ‘청정수소 구매·공급제도’를 도입하는 등 청정수소가 조속히 경제성을 갖추고 안정적인 수요처를 확보할 수 있도록 지원하겠다고 언급했다. 참석 기업인들은 ▲다양한 방식의 수전해 기술개발 ▲실증사업 및 해외시장 진출에 대한 정부 지원 확대 ▲실증사업 진행을 위한 수전해 장비 파열시험
SK에코플랜트가 고체산화물 수전해기(Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC)를 활용해 이산화탄소 배출 없이 물에서 수소를 분리해 내는 친환경 수소 생산 실증에 성공했다. SK에코플랜트는 미국 블룸에너지, 블룸SK퓨얼셀(SK에코플랜트와 블룸에너지의 합작법인)과 함께 경북 구미에 위치한 블룸SK퓨얼셀 제조공장 내 130kW 규모 SOEC 설비를 구축하고 본격적인 친환경 수소 시험생산에 돌입했다. 수전해는 전기로 물을 분해해 산소와 수소를 생산하는 기술이다. 이번 실증에는 일반 전기를 사용했지만 향후 태양광, 풍력 등으로 생산된 재생에너지를 활용할 경우 전 과정에서 탄소 배출이 전혀 없는 그린수소 생산이 가능하게 된다. SOEC는 수소 생산 효율이 뛰어나 차세대 혁신 기술로 각광받고 있지만 기술 진입장벽이 높아 국내에서는 알카라인 및 고분자전해질 수전해 방식에 비해 상대적으로 개발이 뒤쳐진 상태였다. 이런 상황에서 3사가 SOEC 실증에 성공함으로써 그린수소 생산에 한 발짝 더 다가설 수 있게 됐다. SK에코플랜트는 이번 구미공장 실증사업 외에 국내에서 추가적인 실증사업을 진행해 SOEC 기술을 더욱 고도화할 계획이다. 또 블룸에너지와 S
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