수소차 연료비 kg당(100km) 3천원 시대 오나…케이세라셀·기계연 등 기술 검증 끝내
수소차 연료 가격을 현행 대비 3분의 1수준으로 낮출 수 있는 파격적인 기술이 개발됐다. 일부 기업은 이례적으로 연구비 외 장비 제작 비용까지 부담한 것으로 확인됐다. 한국기계연구원은 친환경에너지연구본부 무탄소발전연구실 김영상 책임연구원 연구팀 컨소시엄이(주관기관 : 케이세라셀) 국내 최초로 20kW급 연료극지지형 고체산화물 수전해 시스템 설계-운전-평가 전주기 기술을 확보, 검증까지 완료했다고 29일 밝혔다. 수소차 넥쏘에 들어가는 수소 연료비의 경우 kg당 단가가 현재 기준 대략 1만원 선이다. 연비는 1kg에 100km정도 달린다. 김영상 책임연구원은 "당장 상용화하더라도 최소한 기술적으로는 아무 문제가 없다"며 "제작과정에서 과제비가 부족해, 설계 제작을 담당했던 기업 푸른기술에너지가 수 천 만원의 추가 제작비까지 부담하며 만들었다"고 말했다. 그러나 기술력이 문제 없더라도, 상용화를 위해서는 기술적인 문제 외에도, 수요기업 발굴과 마케팅 등 여러가지 풀어야할 숙제가 있다. 컨소시엄은 ▲차세대 고온 수전해 셀 기술(케이세라셀, 전남대, 전북대) ▲고성능 고온 수전해 스택 기술(한국에너지기술연구원, 포스코홀딩스) ▲고효율 고온 수전해 시스템 기술(기계연, 지필로스, BHI, 푸른기술에너지)로 구성됐다. 연구팀은 시스템 전기효율을 83%까지 끌어 올렸다. 수소 생산량은 시간당 6Nm³/h다. 이는 0℃, 1기압 상태에서 시간당 6m³의 수소 생산(0.54kg)을 의미한다. 김영상 책임연구원은 "기존 알칼라인 수전해나 PEM(양성자교환막) 수전해 같은 저온 수전해 기술 대비, 동일한 양의 수소를 생산하기 위해 필요한 전력 소비량을 약 15% 절감할 수 있다. 연구팀은 또 3천 시간 이상 장기 운전까지 성공했다. 김영상 책임연구원은 "궁극적으로 수소 생산 비용을 kg당 3천 원 수준으로 낮출 수 있는 기술적 기반 확보라고 봐달라"고 언급했다. 기계연은 향후 전기효율 85% 이상의 초고효율 고온 수전해 시스템 설계 기술과 AI 기반 고온 수전해 스택 및 시스템 상태 진단 및 수명예측 기술 등을 추가 개발할 계획이다. 한편, 이번 연구는 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원(KETEP) 신재생에너지핵심기술개발사업 '대면적 고효율 고체산화물 수전해(SOEC) 평판형 셀, 20kW급 스택 모듈 및 시스템 개발' 과제를 통해 수행됐다.
