에너지전환과 수소, 이제는 ‘선택’ 아닌 ‘필수’
에너지전환과 수소, 이제는 ‘선택’ 아닌 ‘필수’
  • 김하늬 기자
  • 승인 2020.11.23 09:49
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[공학저널 김하늬 기자] 전 세계적으로 신재생에너지 발전이 확대됨에 따라 출력의 변동성·간헐성으로 인한 다양한 문제 발생의 가능성을 염두에 두고 이를 해결하기 위한 방안을 모색하는 연구가 진행되고 있다.

아직까지 태양광, 풍력 발전 등의 재생에너지 발전은 계통 유연성 저하, 과잉 예측 시 운전 예비력 요구 증가로 인한 서비스 비용 증가와 블랙아웃, 출력제어 등의 한계가 있어 산업 활성화의 발목을 잡고 있다.

이러한 신재생에너지의 불확실성 완화와 유연성 자원 확대를 위한 방안으로 최근 수소에너지를 통한 에너지저장 기술이 주목받고 있다.

특히 최근 환경오염 문제를 안고 있는 수소 생산의 ‘탈탄소화’와 재생에너지의 변동성 문제를 모두 해결할 수 있는 방안으로 기대를 모으고 있는 것이다.

현재 수소 연료는 대부분 천연가스 등 화석연료를 사용해 생산되고 있는 상황이다. 이에 대한 대안으로 친환경 수소를 생산할 수 있는 물 전기분해 기술에 대한 관심 또한 매우 높다.

이러한 사회적 요구에 따라 한국과학기술연구원(KIST)에서는 기후변화 문제의 해결 방안으로 이산화탄소를 저감하고 동시에 일산화탄소와 탄화수소 같은 산업에 유용한 화합물로 전환하는 친환경적인 기술을 개발했다.

수소를 생산할 수 있는 친환경 기술인 물 전기분해 장치의 핵심 소재 기술을 개발한 것이다.

이같은 KIST의 다양한 성과 중에서도 최근 수소·연료전지연구단이 전해도금을 통해 이리듐산화물을 다공성 금속지지체에 코팅하는 전극 기술을 개발해 많은 관심을 모았다.

이 기술은 전기화학적 수소 생산 성능과 내구성이 우수해 귀금속 촉매 사용량 저감과 전극 제조 공정 단순화의 측면에서 가격 경쟁력 확보가 가능한 것이 특징이다.

기존 산업에서 역시 대용량, 장기간용 에너지저장장치(ESS)로 물 전기분해 기술을 적용해 잉여전력을 수소로 저장하는 방식이 주목 받고 있지만 산업에서 경쟁력을 확보하기 위해서는 재료와 제조 공정 측면에서 비용 저감과 성능 증대를 동시에 실현할 수 있는 기술 개발이 필수적이다.

기존 기술은 분말을 물리적으로 도포하는 방식으로 귀금속 촉매 사용량(1~5 mg/cm2)이 많고 보호 코팅막 제조가 필요했던 단점이 있었던 반면, 개발된 기술은 소량의 이리듐산화물을 다공성 금속지지체에 코팅하는 간단한 방법으로 소재와 공정비용 저감에 기여할 수 있다.

수소·연료전지연구단 장종현 단장(사진)은 “이를 통해 국가적 이슈인 온실가스 저감과 기후변화 대응 기반 기술 구축에 기여할 것으로 기대한다”며 “재생에너지 발전량 과잉 문제와 더불어 에너지 전환과 수소 경제에 기여할 수 있는 기술 개발을 목표로 하고 있다”고 말했다.

한편, 장 단장은 “국내 수소 연료전지 기술력은 세계적 수준이며 핵심부품의 국산화율이 매우 높은 상태”라고 설명했다.

그는 “선박, 열차, 드론 관련 기술 적용은 신규 사업으로 국내외에서 모두 주목하는 분야”라며 “선박, 비행기, 건물 난방, 산업에너지 등 다양한 분야에서 수소로의 전환을 이뤄 경쟁력을 가지는 것이 중요하다”고 강조했다.

가격 경쟁력이 떨어지고 설치비 부담이 큰 점 또한 수소 연료전지 기술이 해결해야 할 과제라는 것이다.

장 단장은 “수소에너지는 향후 기호품이 아닌 생필품으로 자리 잡을 것으로 전망되는 만큼, 수소에너지 공급망 구축이 시급하다”며 “인터넷망이 설치되면서 각종 IT 산업 서비스가 성장했듯, 핵심은 수소 생산·저장·이송의 유통망 확보가 될 것”이라고 설명했다.

그는 이어 “우리나라가 수소 분야 산업의 규모를 키우기 위해서는 에너지생산과 더불어 에너지 산업과 다양한 분야와의 융합이 필수”라며 “연구단 또한 산업의 니즈를 파악하고 함께 협력해 궁극적으로 에너지 전환과 기후변화 대응에 기여하는 것을 목표로 연구를 수행해 나갈 것”이라고 덧붙였다.


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