그린수소 생산효율 최대 59%↑…KETI, 차세대 확산체 개발

[세종=뉴시스]임소현 기자 = 한국전자기술연구원(KETI)이 청정에너지인 그린수소 생산 효율을 기존 대비 최대 59% 높일 수 있는 차세대 다공성 확산체를 개발했다. 성능 개선과 함께 상용화에 필요한 대면적 제조 기술도 확보하면서 수전해 핵심부품 국산화에 한 걸음 다가섰다는 평가다.

KETI는 그린수소 생산의 핵심 부품인 '니켈(Ni) 기반 차세대 다공성 확산체'를 개발하고 이를 1500㎠ 이상 크기로 대면적화하는 데 성공했다고 밝혔다.

다공성 확산체는 촉매, 분리막, 분리판과 함께 수전해 시스템의 핵심 부품이다. 수전해 과정에서 생성된 수소와 산소를 원활하게 배출하고 물을 전극으로 공급하는 역할을 담당한다.

이번에 개발된 확산체는 알칼라인 수전해(AWE)와 음이온교환막(AEM) 수전해에 모두 적용할 수 있다.

기존에는 기공 크기가 400~500㎛인 니켈 폼(Foam)이 주로 사용됐지만 이는 수전해의 이론적 최적 기공 크기인 10~20㎛보다 훨씬 커 효율을 높이는 데 한계가 있었다.

연구진은 니켈 파우더를 소결하는 공정을 활용해 기공 크기를 10~20㎛ 수준으로 구현했다. 작은 기공은 생성된 수소와 산소 기체를 효과적으로 배출하는 동시에 모세관 현상을 강화해 기포가 빠져나간 공간에 물을 신속하게 공급, 수전해 효율을 높인다고 연구진은 설명했다.

실제로 제로갭(Zero-gap) 구조의 수전해 셀에서 성능을 평가한 결과, 새 확산체는 기존 기공률 95%와 98% 니켈 폼보다 각각 약 24%, 59% 높은 수전해 성능을 나타냈다.

KETI는 국내 다공성 확산체 전문기업인 엘티메탈과 공동 연구를 통해 상용화에 필요한 1500㎠ 이상의 대면적 제조 기술도 확보했다. 연구진은 기술 개발 초기부터 양산 가능성을 고려해 연구를 진행한 만큼 시장이 형성되면 즉시 제품화가 가능할 것으로 기대하고 있다.

임현수 KETI 신재생에너지연구센터장은 "기술 개발 초기부터 성능뿐 아니라 상용화까지 고려해 연구를 진행한 결과 상용화 가능한 수준까지 기술을 확보했다"며 "향후 가격 저감 기술과 제품 신뢰성을 지속적으로 확보해 시장이 열리면 곧바로 제품화할 수 있도록 준비하겠다"고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단의 '그린수소기술자립프로젝트' 지원을 받아 수행됐다.

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