김선동 에너지연 박사 연구진, 전용스택 자체설계
650~750℃ 서 작동···스택당 1시간에 1000L 생산
[이투뉴스] 한국에너지기술연구원(원장 이창근)은 수소융복합소재연구실 김선동 박사팀이 고온에서 수증기를 전기분해해 청정수소를 생산하는 고온수전해 스택을 개발했다고 30일 밝혔다.
연구진이 개발한 고온수전해 기술은 수증기를 전기분해하는 방식으로, 850℃에 이르는 수증기를 활용하기 때문에 저온보다 상대적으로 적은 양의 전기를 필요로 한다.
고온수전해 스택 기술은 아직 고체산화물 연료전지 설계를 도입해 제작되고 있으나, 에너지연이 개발한 고온수전해 스택은 초기단계부터 수증기 전기분해에 최적화될 수 있도록 설계됐다.
수증기는 수소보다 부피가 크고 점성이 낮아 스택 내부에서 수증기가 잘 흐르지 못하면 셀의 촉매층에 고르게 분포되지 못해 효율이 저하된다는 문제가 있다. 이에 연구진은 수증기 유동 특성에 최적화된 분리판을 설계해 유동 균일성을 확보함으로써 성능을 향상시켰다.
아울러 대용량 수소 생산에 적합한 전극 지지형 셀을 적용해 기존 제품대비 100~200℃ 낮은 온도에서 작동할 수 있게 했다. 작동 온도는 650~750℃로 스택이 750℃의 온도에서 작동할 경우 하나의 셀로부터 시간당 약 32리터의 수소를 생산이 가능하다. 대부분의 스택은 30개의 셀로 구성되는걸 고려하면 시간당 약 1000L의 수소를 생산할 수 있다.
개발한 SOEC 전용 스택은 에너지연이 자체 설계했으며, 스택 제작에 필요한 밀봉재, 금속분리판 등 주요 부품 또한 모두 국내 소재와 설계·제조 기술이 사용됐다.
김선동 에너지연 박사는 “이번 성과는 우리나라 고온수전해 기술을 강화하는 중요한 출발점”이라며 “저렴한 그린수소 대량생산을 위한 고온수전해 기술 상용화가 곧 현실이 될 것”이라고 말했다. 이어 그는 “현재 개발 중인 고온수전해 전용 셀의 성능뿐만 아니라 내구성을 기존보다 크게 높여 우리나라 기술이 중심 역할을 하도록 최선을 다하겠다”고 덧붙였다.
유정근 기자 geun@e2news.com