초고온 고집광 태양로 수소생산 기술 국산화
초고온 고집광 태양로 수소생산 기술 국산화
  • 이상복 기자
  • 승인 2011.06.19 11:26
  • 댓글 0
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강용혁 에너지기술硏 박사팀, 세계서 5번째 기술 개발
선진 태양연료 및 고온용 재료 연구 가능해져
▲ 헬리오스텟

[이투뉴스] 국내 연구진이 태양광을 1만배로 모아 얻은 2200℃ 이상의 고온으로 수소를 생산하는 기술을 개발하는데 성공했다. 

에너지기술연구원(원장 황주호)은 최근 강용혁 태양열지열연구센터 박사팀이 급탕이나 일부 난방용으로만 이용되던 태양열로 수소를 생산하는 '초고온 고집광 태양로' 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

연료전지자동차의 연료로 쓰이거나 에너지저장 매체로 사용되는 수소는 전기분해나 열분해, 개질기 반응 등을 통해 얻을 수 있으나 생산과정에 기존 화석에너지를 사용하는 등의 문제가 있었다.

때문에 이번에 개발된 '초고온 고집광 태양로' 기술은 수소생산에 필요한 높은 온도의 열을 태양광으로부터 얻을 수 있어 수소에너지 상용화를 앞당길 수 있는 기술로 평가받고 있다.

이 기술 개발은 미국, 프랑스, 스위스 등에 이어 세계 5번째이며, 아시아 국가로는 처음이다.

연구팀에 따르면 태양로는 포물면을 갖는 집광기와 집광기로 수평광을 보내주는 헬리오스탯(heliostat)으로 구성된다.

헬리오스탯은 태양의 고도 및 방위를 계산하여 정밀하게 추적하고 태양광을 반사시켜 포물면 집광기로 수평광을 보내 집광을 가능케 한다. 태양광을 모으면 돋보기처럼 높은 온도를 얻을 수 있는데, 집광율에 따라 획득할 수 있는 온도도 조절할 수 있다.

1차 집광기를 사용할 때 3000배의 집광이 가능하며 온도를 약 1600℃까지 올릴 수 있고, 2차 집광기를 사용하면 1만배 집광으로 현재 2200℃ 이상까지 높일 수 있다.

이런 다단계 공정을 거쳐 물에서 수소를 확보할 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.

이처럼 높은 열을 이용하려면 태양 위치의 정확한 추적과 태양광의 반사 기술이 요구된다. 연구원의 헬리오

▲ 태양로 측면
스탯은 100㎡ 반사면적에 태양추적 및 반사 정밀도가 3mrad(0.17°)로 세계적 수준이다.

이번에 100% 국내 기술로 개발된 태양로의 규모는 40kWt로 독일, 스위스 등이 보유하고 있는 태양로와 동일한 용량이다. 해외에서 수행되고 있는 태양연료 및 고온용 재료에 대한 연구도 국내에서 가능해졌다. 다양한 온도대의 고온이 요구되는 수소 생산반응 기술에 활용될 수 있다.

메탄 수증기 개질반응이나 메탄 직접분해 반응을 통해 수소를 얻을 수 있으며 수증기 개질반응의 경우 반응전과 비교해 약 25% 정도 향상된 열량의 반응 생성물을 얻을 수 있다.

현재의 열화학적 방법은 태양광으로 부터 열을 얻을 수 있기 때문에 재생 가능한 청정공정이며, 높은 전환 효율을 가질 수 있다.

또 태양에너지를 화학에너지로 변환해 장기간 저장하거나, 장거리 수송이 용이하다는 점 등 장점이 많다.

연구원은 향후 개발된 태양로를 이용해 물을 이용한 다단계 수소생산반응으로 수소를 얻을 수 있는 연구에 활용하고 일본 니가타 대학 등과 국제 공동연구로 새로운 기술에 적용할 예정이다.

강용혁 박사는 "고집광 태양로의 국산화는 연료전지차 등에 사용될 연료와 석유, 석탄을 대체할 발전용 연료로 쓰일 수 있는 미래 에너지 수소를 생산하는데 사용될 것"이라며 "이를 계기로 신물질 제조기술이나 우주산업 대응 기술로까지 확장이 가능하다”고 말했다.

이상복 기자 lsb@e2news.com

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