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가스안전公, 전북 완주에 '수소용품검사인증센터' 개소

한국가스안전공사(대표 박경국)는 4일 전북 완주군 테크노밸리 제2일반산업단지에서 수소산업 발전을 위한 핵심인프라인 수소용품검사인증센터를 개소했다고 밝혔다. 수소용품검사인증센터는 수전해설비·수소추출설비·고정·이동형 연료전지 등 수소용품 4종 법정검사와 성능 평가 업무, 수소용품 창업기업과 수출 희망기업 지원 업무를 수행한다. 가스안전공사 관계자는 “세계적으로 초기 단계인 수소산업 분야에서 신제품이나 설비를 개발할 때 안전분야 테스트베드로써 국내 수소산업 발전과 국가 수소경제 활성화에 큰 역할을 담당할 것”으로 기대했다. 센터는 부지 3만 276㎡, 연면적 7760㎡이며, 시험동, 고객지원동, 사무동 등 3개의 건물로 구성됐다. 시험동은 수전해설비·수소추출설비와 고정·이동형 연료전지 법정검사를 비롯해 성능평가를 수행할 수 있도록 16개 시험실에 73종 148점의 검사설비를 구축하고 있다. 고객지원동에서는 신생 수소용품 창업기업에 사무공간을 지원하고 수출 희망 기업을 대상으로 한 해외인증 취득 대행서비스 등의 업무가 이뤄진다. 가스안전공사는 TUV(독일), SZU(체코), CSA(캐나다) 등 해외인증기관과 업무협약을 체결해 해외인증 대행서비스를 하고 있다. 박경국 가스안전공사 사장은 “수소산업은 안전을 기반으로 성장하고 발전하는 산업”이라며 “이번 센터 개소로 우리나라 수소용품 안전관리 수준이 향상되고, 글로벌 경쟁력 확보에도 도움이 되기를 희망한다”고 전했다. 박 사장은 ”가스안전공사는 우리나라가 세계적 수소경제 선도국가로 도약할 수 있도록 수소안전관리 전담기관으로서 최선을 다할 것”이라고 밝혔다. 한편, 이날 개소식에는 박경국 사장을 비롯해 김관영 전북특별자치도지사, 유희태 완주군수, 임만규 현대자동차 전무, 김민석 에스모빌리티 대표 등 정부·지자체 및 수소 업계 인사 150 여명이 참석했다.

2024.11.04 16:51주문정

바디럽, 720도 회전하는 시그니처 세면대용 필터 출시

블랭크코퍼레이션의 리빙브랜드 바디럽의 필터 수전라인 퓨어썸이 기존 제품 대비 성능과 활용도를 강화한 '시그니처 세면대용 필터'를 출시했다고 31일 밝혔다. 이번 신제품은 상하좌우 720도 회전이 가능한 수전 설계로, 편의성을 개선해 고객 라이프스타일 향상에 초점을 맞췄다. 양치컵 없이도 편리하게 양치할 수 있으며 아기 비데와 세면대 청소까지 한 번에 해결할 수 있다. 특히 세면대 청소가 쉬운 회전형 수전 디자인으로, 구석구석 물 청소가 가능해 화장실 관리가 한결 수월해졌다. 성능면에서도 더 나아졌다. 시그니처 세면대용 필터는 ACF필터를 탑재해 녹물, 불순물뿐 아니라 잔류염소를 100% 제거하며 초미세입자와 수돗물 냄새까지 제거한다. 또한 자극 없이 부드러운 미세 산소 버블수는 아이들의 연약한 피부에 적합하며 피부 표면의 오염물질도 더 깔끔하게 제거한다. 여기에 일반 세면대 대비 53%의 절수 효과로 경제성까지 갖췄다. 바디럽의 김성섭 프로는 "누적 3600만개가 판매된 필터 1위 브랜드로서 소비자들의 다양한 니즈를 반영해 생활의 질을 높일 수 있도록 프리미엄 세면대 필터를 개발했다"며 "특히 아이를 키우거나 반려동물이 있는 가족, 편의성과 경제성이 중요한 1인 가구 모두 만족시키는 혁신적인 제품으로 시장의 좋은 반응을 기대한다"고 말했다.

2024.10.31 10:39안희정

KRISS, 몰리브덴+루테늄 촉매로 고효율 '그린수소' 생산 성공

# 그린 수소는 물을 전기 분해하는 '수전해' 방식으로 생산된다. 생산 과정에서 이산화탄소와 같은 오염 물질이 발생하지 않아 차세대 친환경 에너지원으로 꼽힌다. 촉매는 수전해 과정에서 물을 수소와 산소로 분해하는 역할을 한다. 그린 수소의 생산 효율은 결국 촉매의 성능에 따라 좌우된다. 그린 수소 상용화는 제작 비용이 저렴하면서 오랜 기간 높은 성능을 유지하는 촉매 개발에 달려 있다. 국내 연구진이 친환경 에너지인 그린 수소의 생산 효율을 높이고 비용은 절감할 새로운 소재를 개발했다. 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 음이온교환막(AEM) 수전해에 쓰이는 고성능 비(非)귀금속계 촉매를 개발했다고 15일 밝혔다. 음이온교환막(AEM) 수전해는 경제적인 비금속 촉매를 사용하지만, 많은 양의 수소를 안전하게 생산할 수 있어 차세대 수전해 기술로 주목받는다. 현재 음이온교환막 수전해 장치에는 백금(Pt), 이리듐(Ir) 등의 귀금속 촉매가 주로 활용된다. 그러나 소재가 고가인데다 쉽게 부식(열화)돼 수소 생산단가를 높이는 요인으로 작용한다. KRISS 첨단소재측정그룹 박선화 책임연구원은 "몰리브덴 산화물계(MoO2-Ni4Mo) 소재에 극소량의 루테늄(Ru)을 배합한 비귀금속계 촉매를 개발했다"며 "가속기 실험으로 수산화 이온(OH-) 흡착이 열화 발생의 원인임도 밝혀냈다"고 말했다. 몰리브덴 산화물 소재는 높은 전기전도도를 가졌지만, 알칼리성 환경에서 열화 반응이 일어나 수전해 촉매로 사용하기엔 어려운 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 연구진은 몰리브덴 산화물 소재에 루테늄을 최적의 비율로 배합하는 기술을 고안했다. 3㎚(10억분의 3 m) 이내의 루테늄 입자가 소재 표면을 얇게 덮어 열화를 막고 내구성을 높인다는 사실을 확인했다. 연구진은 "수전해 성능 측정 결과, 기존 상용 소재에 비해 4배 우수한 내구성과 6배 이상 높은 활성도를 보였다"며 "일반 전기가 아닌 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지를 이용한 수전해에서도 22.8%의 높은 태양광-수소 전환효율을 나타냈다"고 말했다. 이 촉매는 또 담수뿐만 아니라 해수에도 적용 가능하다는 것이 연구진 설명이다. 불순물을 제외한 알칼리성 모의 해수를 전해질로 이용한 수전해에서도 높은 활성도와 안정성을 나타낸다. 박선화 책임연구원은 “현재는 그린 수소를 생산하기 위해 반드시 정제된 물이 필요하지만, 만약 실제 해수를 이용한다면 담수화에 필요한 막대한 비용을 줄일 수 있을 것"이라고 말했다. 박 책임연구원은 "원천연구여서 기술성숙도로 보면 1~2단계 정도 될 것"이라며 "가능성이 보이는 만큼 후속 연구를 이어갈 계획"이라고 덧붙였다. KRISS 기본사업의 지원을 받은 이번 연구는 서울대학교 장호원 교수 연구팀과 한국재료연구원 최승목 책임연구원 연구팀이 공동으로 참여했다. 연구결과 화학공학 분야의 세계적인 학술지인 '어플라이드 카탈리시스 비-인바이런먼트 앤 에너티'(Applied Catalysis B-Environment and Energy) (IF: 20.2)(7월)에 게재됐다.

2024.10.15 09:20박희범

과기정통부 "글로벌톱 전략연구단 선정 1개 과제 철회"

지난 6월 과학기술정보통신부가 선정했던 '글로벌 TOP 전략연구단' 사업 5개 과제 가운데 1개가 철회됐다. 선정이 철회된 과제는 '수전해 수소 생산시스템 전략연구단'이다. 과기정통부는 재공모에 들어갈 방침이라고 7일 밝혔다. 철회 이유는 수전해 전략연구단 단장을 맡은 주관기관 후보가 지난 7월 중순 기업으로 자리를 옮겼기 때문이다. 이에 따라 과기정통부와 국가과학기술연구회는 기존 지원 기관 가운데 한 곳을 재평가해 새로 뽑기로 하고, 후속 절차에 돌입했다. 재평가는 최종 우선순위를 정하는 연구계획서 2차평가부터 시행한다. 대상은 총 6개 과제다. 지난 2차 평가에서는총 10개 과제가 올랐다. 이 가운데 5개가 선정돼 1개가 철회됐기 때문에 5개 과제가 경합을 해야 하지만, 철회된 과제도 주관기관을 바꿔 재평가에 응할 자격이 주어져 최종 6개가 경쟁하게 됐다. 과기정통부 관계자는 "선정평가 완료 이후 협약 단계에서 전략연구단 단장 변경과 같은 유사상황 재발 방지를 위해 제도 정비를 추진할 계획"이라고 밝혔다.

2024.08.07 15:22박희범

가스공사, 제주 1MW PEM 활용 '그린수소' 생산 성공

한국가스공사(대표 최연혜)는 국내 최초로 제주 1MW PEM 수전해 시스템을 활용해 그린수소생산에 성공했다고 28일 밝혔다. 그린수소는 풍력·태양광 등 재생에너지 전력으로 물을 전기분해해 생산한 수소로 생산과정에서 이산화탄소가 배출되지 않는다. 정부의 탄소중립정책에 발맞춰 수소사업을 추진하고 있는 가스공사는 지난 2020년, 제주에너지공사가 주관하는 '그린수소 생산 및 저장시스템 기술개발사업' 컨소시엄에 참여했다. 2022년 당시 국내에는 40기압의 고압을 활용하는 PEM(Polymer Electrolyte Membrane) 수전해 시스템에 대한 안전성 평가방법이 부재함에 따라, 가스공사는 설비 제작사와 함께 정부의 규제특례를 적용받아 안전성을 확보했다. 가스공사는 7월부터 국내 최초로 1MW급 'PEM 수전해 시스템'을 제주도 행원실증단지에 성공적으로 구축하고, 시간당 18kg의 수소를 생산해 '제주 함덕 그린수소 충전소'에 공급함으로써 '제주 탄소 없는 섬' 실현에 적극 기여하고 있다. 18kg의 수소는 수소버스 1대가 하루 동안 사용할 수 있는 양이다. 가스공사는 실증연구를 통해 MW급 PEM 수전해 시스템 운영기술을 확보했다. 실증단지 내 참여기업과 함께 2025년 30대의 수소연료전지버스 실증사업에 필요한 수소공급 사업에 기여할 것으로 내다봤다. 가스공사 관계자는 “가스공사는 정부의 2050 탄소중립정책에 적극 부응하기 위해 수소사업 기반을 단계적으로 구축하고 있다”며 “이 사업을 통해 그린수소 생산에 대한 운영기술을 고도화하여 급변하는 에너지시장에서 지속가능한 성장을 추구해나가겠다”고 말했다.

2024.07.28 15:54주문정

"2030년까지 청정수소 생산기술 100% 국산화" 선언

정부가 청정수소 생산기술 100% 국산화에 도전장을 내밀었다. 과학기술정보통신부는 수소 생산기술 국산화를 위한 국가 수소 중점연구실 5개를 출범하고, 17일 과학기술회관에서 '청정수소 생산기술 혁신포럼'을 개최했다. 과기정통부가 수소에 연구 역량을 집중할 분야는 ▲알카라인 수전해 ▲고분자전해질(PEM) 수전해 ▲고체산화물 수전해 ▲음이온교환막 수전해 ▲액상유기수소운반체 등이다. 이 핵심 5개 분야에 국가 수소 중점연구실을 선제적으로 지정, 운영할 계획이다. 우선 알카라인 수전해 부문은 한국에너지기술연구원이 주관을 맡았다. 한국생산기술연구원과 산과학기술원이 참여기관이다. PEM 수전해 부문은 한국과학기술연구원이 주관한다. 한국화학연구원과 KAIST가 참여한다. 고체산화물 수전해 부문에서는 한국에너지기술연구원이 주관하고, 한국과학기술연구원・한국세라믹기술원・한국원자력연구원・서울대학교・연세대학교・광주과학기술원 등 11개 기관이 참여한다. 음이온교환막 수전해 부문은 한국재료연구원이 주관기관이다. 참여기관은 포항공과대학교・포항가속기연구소・서울과학기술대학교・중앙대학교・국민대학교・성균관대학교・고려대학교 등 23개 기관이다. 마지막으로 액상유기수소운반체 부문은 한국화학연구원이 주관한다. 고등기술연구원・한양대학교 등 6개 기관이 참여한다. 이상윤 1차관은 “국가 에너지 자립률 향상과 무탄소 에너지 사회로의 전환을 위해 수소 기술개발에 지원을 아끼지 않을 방침"이라며 “청정수소 생산기술 혁신 방안을 지속 논의해 나갈 것"이라고 말했다.

2024.07.18 01:40박희범

그린수소 생산 공정 코팅 1회로 "끝"…상용화 준비도 "끝"

그린수소 생산 공정을 혁신적으로 단순화할 수 있는 기술이 개발됐다. 상용화도 바로 가능하다는 것이 연구팀의 설명이다. 한국재료연구원(KIMS)은 에너지환경재료연구본부 최승목 박사 연구팀이 음이온교환막 수전해의 핵심 부품인 전극을 원료물질로부터 바로 양산 가능 수준으로 만드는 '원스텝 전극 제조 공정'을 국내 최초로 개발했다고 19일 밝혔다. 연구팀은 이 기술을 상용 수준의 음이온교환막 수전해 스택에 적용하는 데 성공했다. 최승목 책임연구원은 "원스텝 열간 압착 공정을 사용해, 원료물질인 코발트 수산화물을 촉매인 코발트 산화물로 변환하면서 동시에 코팅 한번으로 고균일 촉매층을 형성하는 기술"이라고 설명했다. 기존 6단계 공정(수산화물-산화물-분쇄-분산-코팅-건조)을 한 번의 코팅으로 마무리할 수 있다는 것. 공정 단가를 60%정도 절감할 것으로 연구진은 기대했다. 연구팀은 온도와 압력을 세밀하게 조절, 10㎚ 크기의 균일한 산화물 입자로 구성된 촉매층을 제조했다. 또 개발된 전극을 음이온교환막과 수소발생촉매를 이용해 막전극접합체를 제조한 후, 상용 수준의 수전해 셀에서 안정성과 성능을 확인했다. 연구팀은 수소 발생 효율은 저위 발열량 기준 약 80%, 성능감소율은 연속 운전 1천시간 동안 2㎷/kh라고 설명했다. 수전해를 통한 그린수소 생산량은 2030년까지 1천100만 톤, 69GW 용량을 가질 것으로 예상된다. 국내에서는 2030년을 목표로 ㎿급 수전해 시스템 상용화를 추진 중이다. 최승목 책임연구원은 “음이온교환막 수전해의 상용화 관련 난제 중 하나를 해결했다”며 “음이온교환막 수전해의 대량 양산이 가능해 단가를 크게 줄일 수 있을 것"으로 기대했다.

2024.06.19 14:28박희범

화학연 "민물이나 바닷물로 고순도 수소 생산 가능"

고순도 수소를 경제적으로 생산할 수 있는 수전해 기술의 핵심소재가 개발됐다. 한국화학연구원은 이장용·김성준 박사 연구팀이 해외 상용 소재 대비 성능과 내구성이 뛰어난 고분자량화 폴리카바졸계 음이온 교환 소재(HQPC-TMA)를 개발했다고 3일 밝혔다. '수전해'는 물을 전기분해해 친환경 그린수소를 생산하는 기술이다. 한국형 탄소중립 100대 기술 중 하나다. 수전해 기술의 일종인 음이온교환막 수전해(AEMWE)는 고분자 막을 이용해 수산화 이온(OH-)을 전달하고, 전기분해로 수소를 생산한다. 연구팀은 이 수전해 설계에 분자구조 조절이 용이한 폴리카바졸(PC)계 소재를 활용했다. 이를 통해 수소 생산 성능과 내구성을 높인 이온교환 소재를 개발한 것. 이 소재로 만든 음이온교환막과 셀은 기존에 상용화된 소재 대비 내구성이 10배 정도 우수했다. 이온 전도 성능(이온전도도)도 20% 이상 개선됐다. 실험 결과 이 소재는 80℃의 고농도 알칼리 용액(3M KOH 수용액)에서 2천500시간 경과 후에도 이온전도도를 100% 유지됐다. 기존 소재는 통상 이온전도도가 97~60% 정도 나온다. 폴리카바졸은 전기 발광 특성이 독특하고, 화학적 안정성이 좋아 유기 발광 다이오드(OLED)나 유기 태양전지, 이온교환 소재 등에 많이 쓴다. 연구팀은 또 이 소재를 음이온교환막으로 활용, 비귀금속 전극과 결합한 수전해 셀을 제작하고, 이를 1천시간 동안 가속 평가(60℃, 1.0 A/㎠)한 결과 셀 열화 속도도 기존 대비 10분의 1로 크게 개선됐다. 2V 전압에서 전류 밀도도 기존 외국에서 개발한 소재는 8A~12A/㎠인 반면 이 소재는 14.6A/㎠의 성능을 보였다. 이 수치는 동일 에너지에서 수소 생산 효율성이 더 좋다는 것을 의미한다. 화학소재연구본부 이장용 책임연구원은 "민물이나 바닷물을 활용한 수전해 구동에 실마리가 될 것으로 기대한다"며 "후속 연구로 규모를 키우는 대용량 합성 연구와 대면적 강화막 제조 연구를 준비 중"이라고 말했다. 김성준 선임연구원은 "이 기술은 전기화학적 CO₂ 전환 장치나 연료전지에도 활용될 수 있어 다양한 분야에서 상용화가 기대된다"고 부연 설명했다.

2024.06.03 16:00박희범

"배터리 1회 충전 전국일주,오류 제로 SMR,1천배 빠른 반도체 등 5년 내 개발"

그동안 정부출연연구기관의 비상한 관심을 끌었던 '글로벌 TOP 전략 연구단'이 최종 5개로 확정됐다. 과학기술정보통신부와 국가과학기술연구회(NST, 이사장 김복철)는 2024년도 '글로벌 TOP 전략연구단 지원사업' 최종 평가 결과 5개 부문에서 5개 총괄기관을 최종 선정했다. 오는 2028년까지 이들에게 투입되는 총 예산은 4천725억 원이다. 올해만 905억 원을 투입한다. '글로벌 TOP 전략연구단 지원사업'은 출연연 간 칸막이를 허물고, 국가적 임무 중심의 개방적 협력체계를 구축, 대형성과 창출을 지원하는 사업이다. 5개 사업단을 들여다보면 '시장선도형 차세대 이차전지 혁신 전략연구단'은 한국화학연구원이 총괄한다. 예산 규모는 올해부터 오는 2028년까지 총 1천300억 원이 투입된다. 올해는 260억 원으로 정해졌다. 목표는 1회 충전으로 국내 일주가 가능하고, 자원고갈 걱정 없는 비리튬계 이차전지를 개발하는 것이 목표다. 참여 기관은 한국전기연구원, 한국과학기술연구원, 한국에너지기술연구원, 한국생산기술연구원, 한국전자통신연구원, 한국기계연구원 등 6개 기관이다. '수전해 수소 생산시스템 전략연구단'은 한국에너지기술연구원이 총괄한다. 오는 2028년까지 850억 원, 올해만 170억 원을 투입한다. 참여 기관은 한국과학기술연구원, 한국화학연구원, 한국생산기술연구원, 한국재료연구원, 한국기계연구원 등 5개다. 목표는 하루 1톤 생산하는 수전해 수소 생산시스템 핵심 요소기술 확보다. '글로벌 TOP 유전자·세포치료 전문연구단'은 한국생명공학연구원이 총괄한다. 예산 규모는 오는 2028년까지 총 850억 원, 올해엔 170억 원을 투입한다. 목표는 전성 실명 질환 및 난치성 폐암 치료제 후보물질 각 1종 도출, 식약처 임상시험 2건 신청, 연구자 임상 1건 이상, 1,000억원 이상 대형 기술이전을 비롯하여 신규 치료제 후보물질 도출(10건 이상), 원천 특허 출원(10건 이상), 비임상 가이드 확보(15건 이상) 등 참여 기관은 한국화학연구원, 안전성평가연구소, 한국표준과학연구원, 한국기초과학지원연구원, 한국전자통신연구원, 한국과학기술정보연구원 등 6개다. 'SMR(소형원자로모듈) 가상원자로 플랫폼 개발사업단'은 오는 2028년까지 1천25억원을 투입한다, 올해는 205억 원을 책정했다. 한국원자력연구연이 총괄을 맡았다. 한국전자통신연구원, 한국과학기술정보연구원이 참여기관이다. 목표는 운전원 오류 제로 SMR 구현이다. '초거대 계산 반도체 전략연구단'은 오는 2028년까지 800억 원, 올해엔 160억 원을 투입한다. 한국과학기술연구원을 총괄기관으로 한국전자통신연구원, 한국표준과학연구원, 한국재료연구원, 한국기초과학지원연구원 등이 참여한다. 목표는 현행 반도체 대비 트랜지스터 개수와 연산 시간은 1천분의 1, 전력 소비 100분의 1로 줄인 랜덤 연산 프로세서 개발이다. 평가 위원장을 맡은 유욱준 한국과학기술한림원 원장은 “미래 글로벌 시장을 선도하기 위해 필요한 과학기술적 난제들을 해결하겠다는 출연연의 의지를 확인했다"며 "과제가 종료되는 5년 후에는 국민이 체감할 수 있는 우수한 성과가 도출되기를 기대한다”고 말했다.

2024.06.03 11:01박희범

국내 첫 상업용 수전해 기반 수소생산기지 첫 삽

국내 첫 상업용 수전해 기반 수소생산기지 구축을 위한 첫 삽을 떴다. 한국수력원자력(대표 황주호)은 지난 30일 전북 부안 신재생에너지테마파크 내 건설현장에서 '전북 부안 수전해 기반 수소생산기지 구축 사업'을 착공했다고 밝혔다. 수전해 기반 수소생산기지는 전기로 물을 분해해 수소를 생산·저장·출하하는 설비다. 국내에서 상업용으로 수전해 기반 수소생산기지를 구축하는 것은 이번이 처음이다. 부안 수소생산기지는 2.5MW 규모 수전해 설비로 하루 1톤 이상의 수소를 생산할 수 있다. 수전해 기반 수소 생산설비로는 국내 최대 규모다. 산업통상자원부는 전국에 수소 공급망을 구축하고 모빌리티에 필요한 수소를 수요처 인근에서 공급하기 위해 수소생산기지 구축 사업을 추진, 2022년 6월 전북 부안을 제1호 사업지로 선정했다. 수전해 기반 수소생산기지 구축사업에는 한수원을 비롯해 전북특별자치도·부안군·전북테크노파크·현대건설·테크로스 워터앤에너지·테크로스 환경서비스가 참여했다. 윤상조 한수원 그린사업본부장은 “국내 최초로 구축되는 상업용 수전해 기반 수소생산기지 구축 사업은 전북 내 수소 밸류체인 강화는 물론, 탄소중립 대한민국을 실현하는 데 중요한 역할을 할 것”이라며 “사업 성공을 위해 정부·참여 기업들과 긴밀히 협조하겠다”고 밝혔다. 한편, 착공식에는 윤상조 한수원 그린사업본부장, 김종훈 전북특별자치도 경제부지사, 권익현 부안군수를 비롯한 주요 관계자와 지역주민 등 60여 명이 참석했다.

2024.05.31 15:21주문정

레인지로버, 고품질 전기차 추구…"북극·사막도 달린다"

레인지로버가 완벽한 품질의 순수전기차를 출시하고자 세계 각국의 혹독한 환경을 달리고 있다. 1일 JLR코리아에 따르면 레인지로버 일렉트릭 프로토타입은 현재 영하 40℃까지 내려가는 북극권에서 영상 50℃까지 치솟는 중동 사막의 폭염에 이르기까지 극한의 기후환경을 오가며 전동화 파워트레인의 성능 테스트를 진행하고 있다. 테스트 첫 단계는 영하 40℃에 이르는 초저온 환경 속에서 배터리 용량과 전기구동장치(EDU) 성능에 중점을 두고 진행했다. 배터리와 EDU는 변속기와 전기 모터, 전기동력 전달장치와 더불어 전기차의 성능에 직접적 영향을 미치는 핵심부품이다. JLR은 브랜드 사상 최초로 배터리와 EDU를 모두 자체 조립 및 생산한다. 스웨덴의 얼음 호수에서 진행한 이번 테스트 결과 레인지로버는 자체 개발한 새로운 완전 전동화 주행 시스템의 성능을 입증했다. 또 이를 통해 거친 주행환경에서 이미 높은 명성을 쌓아온 레인지로버의 성능을 뛰어넘어 모든 지형과 기후상황, 그리고 노면 조건에서 변함없이 독보적인 '전지형 전천후 주행 능력'을 유지할 수 있음을 확인했다. 레인지로버 최초로 적용한 새로운 트랙션 컨트롤 시스템은 얼어붙은 빙판길이나 접지력이 낮은 노면에서도 탁월한 성능을 발휘한다. 레인지로버 일렉트릭의 새로운 트랙션 컨트롤 시스템은 휠 슬립 상황에서 각각의 개별 전기 구동 제어 장치가 직접 상황을 관리함으로써 각 휠의 토크 반응 시간을 약 0.1초에서 0.001초 이내로 대폭 단축한다. JLR이 자체 개발한 혁신적인 소프트웨어는 정밀한 EDU 속도 제어를 통해 휠 슬립을 정확하게 제어함으로써 ABS 개입의 필요성을 줄여준다. 이처럼 탁월한 응답성과 정교한 구성을 통해 그 어떤 노면 상태에서나 구동력을 극대화함으로써 레인지로버의 전반적인 주행 경험 또한 크게 향상할 수 있었다. 이 시스템은 스태빌리티 컨트롤 및 섀시 시스템과 조화를 이뤄 전체적으로 더욱 정교한 주행 경험을 제공한다. 토마스 뮐러 JLR 제품 엔지니어링 수석 디렉터는 "레인지로버 일렉트릭은 레인지로버 고유의 고급스러움과 정교함, 소음이 없는 순수 전기 파워트레인을 더해 부드럽고 평온한 여정을 가능하게 한다"며 “우리는 완벽을 기하기 위해 모든 물리적 테스트와 개발 프로그램을 면밀하게 진행하고 있다"고 말했다. 한편 최근 럭셔리 전기차는 극한의 환경을 거치면서 열관리와 성능을 입증받고 있다. 롤스로이스 스펙터는 250만㎞ 달하는 거리와 영하 40도에서 영상 50도에 이르는 극한의 온도를 견디는 글로벌 테스트 프로그램을 통과해 출시된 바 있다.

2024.05.01 12:00김재성

에기연-삼성전기-범한퓨얼셀, 차세대 수소생산 가속

한국에너지기술연구원과 삼성전기,범한퓨얼셀이 차세대 수소생산에 속도를 냈다. 한국에너지기술연구원(이하 '에너지연')은 수소연구단 유지행 박사 연구진이 차세대 수전해 기술로 주목받는 고체산화물수전해전지(SOEC) 스택 제조 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 연구진이 개발한 SOEC 스택 용량은 단일스택 기준 국내 최대인 8㎾다. 하루 5.7㎏의 수소 생산이 가능하다. 수소 생산능력으로 보면 국내 최고 수준이다. 연구진은 이 기술을 SOEC 분야 진입을 노리는 삼성전기와 연료전지 전문기업 범한퓨얼셀에 이전했다. 연구진은 향후 이들 기업과 협력 연구를 통해 국산화를 가속화 할 계획이다. 연구진은 이번에 개발한 기술이 양산성과 신뢰성을 모두 갖췄다고 설명했다. SOEC 스택은 세라믹 셀, 분리판, 밀봉재 등을 층층이 쌓아 올려 만든다. 스택 용량을 늘리면 수소 생산량도 늘어나지만, 부품도 함께 늘어나 전체 제조 단가가 올라간다. 또, 각 셀이 동일한 성능을 유지해야 수소 생산 효율을 보장할 수 있다. 연구진은 이를 위해 분리판 제조 기술을 획기적으로 개선했다. 제조 단가는 낮추고 제조 시간도 크게 단축했다. 분리판 상∙하면에는 수소와 산소가 섞이지 않고 흐를 수 있도록 만드는 유로를 도장처럼 찍어내는 프레스 성형 공법으로 제작했다. 기존에는 유로를 기계적, 화학적으로 깎아내는 방식을 썼다. 이 공정은 하루에 분리판 100개를 만드는 것이 최대다. 반면 프레스 성형 공법을 이용하면 하루 1천 개 이상도 만들 수 있다. 연구진은 또 스택에 공급된 전력이 손실 없이 사용되도록 셀, 분리판과의 접촉면적을 최대화했다. 각 셀이 균일하고 극대화된 성능을 발휘할 수 있도록 설계한 것. 여기에 적층된 부품들을 견고하게 밀봉하는 브레이징 접합기술까지 적용해 유리 밀봉재 사용량도 기존 대비 절반으로 줄였다. 연구진은 "이런 방식으로 구성한 스택은 열 충격이나 급격한 온도 변화에도 수소 누설을 1%이하로 최소화하는 등 안정적인 성능을 나타냈다"고 말했다. 이 기술을 적용한 8㎾ 단일 스택은 2천500시간 동안 안정적으로 작동했다.다만, 상용화까지는 다소 시일이 걸릴 전망이다. 수소 저장 용기는 내구성이 가장 중요한데, 이 문제 해결은 다른 차원이기 때문이다. 연구책임자인 유지행 박사는 “국내 대부분의 SOEC 관련 기업들이 해외 선진 기술을 도입하고 있는 상황에서 국산 소재와 부품기술을 활용한 고효율의 스택개발은 국내 기술의 자립성과 경쟁력을 높이는 중요한 역할을 할 것”이라며, “수전해 핵심기술 확보로 수소경제사회로의 전환과 탄소중립 목표달성을 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구는 에너지연 기본사업과 산업통상자원부 KEIR 소재부품기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

2024.04.04 12:00박희범

글로벌 TOP 연구단 14개 통과… "누가 살아남을까"

초미의 관심을 끌었던 글로벌 TOP 전략연구단 지원사업 제안서 평가 결과 14개가 서류 단계를 통과했다. 향후 1차평가와 연구계획 보완, 2차 평가를 거쳐 5월께 최종 확정된다. 과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 과기정통부)와 국가과학기술연구회(이사장 김복철, 이하 NST)는 '글로벌 TOP 전략연구단 지원사업' 제안서 평가 결과 51개 가운데 9개 분야에서 총 14개 제안서를 선정했다고 25일 밝혔다. 과기정통부는 이들 제안서에 대한 심층 평가 및 컨설팅을 수행하기 위해 26일 연구개발계획서 제출 공고를 냈다. 이번에 선정된 과제는 포괄적으로 정부의 12대 전략품목 범주에 들어 있다. 주요 전략연구단 주제를 보면 양자부문에서 ▲멀티플랫폼 분산형 양자시스템 하나가 올라 왔다. 반도체나 AI 부문도 ▲초거대 계산 처리를 위한 차세대 컴퓨팅 반도체 개발 ▲지능형 로봇 실험실 기반의 소재 산업 AI 활용 혁신생태계 구축 등이 각각 올랐다. 수소부문에선 ▲효율 20%, 내구성 2배 향상된 국산 수전해 모듈 등 모두 2개, 첨단 바이오 부문에선 ▲희귀·난치질환 극복 글로벌탑 K-유전자치료 기술 개발 등 총 2건, 우주항공 부문에서도 ▲달 현지자원활용 지상 인프라 구축 및 달 남극 산소 추출기술 개발 등 2건, 차세대 원자력 부문에서도 ▲차세대 원전 구조물용 혁신형 콘크리트(IPC) 개발 및 적용성 확보 등 2건이 이름을 올렸다. 제안서 평가는 51개 과제를 대상으로 이루어졌다. 이들 51개 제안서 상의 수요 예산을 모두 합치면 5천 억원 가량 된다. 과제에 따라 편차는 있겠지만 과제당 대략 100억 원 전후 규모에 6~7개 정도 선정될 것으로 예측된다. 산·학·연 최고의 전문가 45인이 평가 평가위원들은 국가과학기술자문회의 위원, 기업 CTO, 논문 고피인용 연구자(HCR), 리더연구자 등 산·학·연 최고의 전문가 45인이 참여했다. 이들은 제안 연구 주제에 대한 국가적 필요성·탁월성, 성과에 대한 국민적 체감 가능성, 수행 체계의 혁신성 등을 종합적으로 검토했다. 선정된 제안서는 이번 연구개발계획서 제출 공고에 따라 구체적인 연구개발계획을 수립하고 1차 평가와 이를 심층적으로 평가·보완하는 단계, 2차 평가 등이 순차적으로 진행될 예정이다. 과기정통부 관계자는 "과제 제안서 단계에서 1개 과제 병합 지적이 있었다"며 "지출 예산 1천억 원이 찰 때까지 선정된 과제 순위대로 지원할 계획이지만, 예산 규모가 정해지지 않아 최종 몇 개가 선정될 지는 예측하기 어렵다"고 말했다. 이번 제안서 평가에 참여한 평가위원들은 “국가적인 임무를 해결하기 위해 출연연들이 어떻게 기관 간 칸막이를 넘는 협력체계를 구축하고 연구개발을 수행할지 깊이 고민하고 있다는 것을 확인할 수 있었다”며 “출연연이 자발적으로 제시하고 있는 혁신적 연구개발 체계를 바탕으로, 이번에 선정되는 전략연구단이 마무리되는 5년 후에는 우리 국민들이 체감할 대형성과가 창출될 것으로 기대한다”고 밝혔다. 과기정통부 노경원 연구개발정책실장은 “세계 최고 수준의 연구단 구성을 위해 산·학·연 각계 최고의 전문가들이 국가적으로 추진이 필요한 주제를 선정하는 한편, 출연연과 함께 머리를 맞대어 이를 구체적으로 보완하고 발전시키기 위해 노력하는 일련의 과정이 함께 이루어지는 방식”이라며, “앞으로 이어질 연구개발계획 평가를 통해 글로벌 기술패권 경쟁 속에서 국가 경쟁력을 제고할 수 있는 혁신적인 연구단을 만들어 나가기 위해 최선을 다하겠다”고 말했다.

2024.03.26 14:08박희범

서부발전, 중동서 1.5GW 초대형 신재생E 사업 수주 '쾌거'

서부발전이 국내 최초로 아랍에미리트(UAE) 대규모 태양광발전 사업을 따냈다. 한국서부발전(대표 박형덕)은 UAE 수전력공사(EWEC‧Emirates Water and Electricity Company)가 발주한 'UAE 아즈반 1천500MW 태양광발전 사업'에서 글로벌 에너지기업 컨소시엄들을 따돌리고 서부발전·EDF-R 컨소시엄이 우선협상 대상자로 선정됐다고 14일 밝혔다. 서부발전 이사회는 지난달 이와 관련한 투자승인을 마쳤다. 이번 사업은 UAE 수도 아부다비에서 동쪽으로 70km 떨어진 부지에 약 1조원 이상을 투입해 발전 용량 1천500MW 규모 태양광발전소를 짓는 초대형 신재생에너지 발전 건설 프로젝트다. 설비용량과 사업비 모두 한국기업이 수주한 태양광발전 사업 가운데 단일사업으로는 가장 큰 규모다. 발전소 면적(2천만㎡)은 축구장 2천850개, 분당신도시 넓이에 해당한다. 연평균 예상 발전량은 약 4천500GWh에 이른다. 해당 발전량은 인천광역시의 한 해(2022년 기준) 가정용 전력 소비량과 같다. 서부발전 컨소시엄은 오는 6월 공사를 시작해 2026년 7월 마무리할 계획이다. 서부발전에 따르면 UAE 태양광발전소를 준공하면 세계에서 일곱 번째로 큰 태양광발전소가 될 전망이다. 앞으로 30년간 생산될 전력은 EWEC가 구매를 보장하며 누적 매출 전망치는 약 3조원에 이른다. 서부발전은 재무 부담을 최소화하기 위해 자본금연계대출(EBL‧Equity Bridge Loan)을 활용한다. EBL은 사업 참여사(주주)의 신용도를 기반으로 사업에 투입할 자본금을 빌려주는 선진금융기법이다. 대출 기간에는 이자만 갚기 때문에 대규모 자본금을 납입하는 부담에서 자유롭고, 만기 때는 그동안 적립한 배당금과 대주단 성공보수 등을 상환자금으로 쓸 수 있다. 서부발전은 국내 기자재 업계의 동반 진출을 위한 지원도 아끼지 않았다. 사업 입찰 과정에서 설계‧조달‧시공(EPC)사와 협상에 나서 3천만 달러 이상 한국산 기자재 사용을 관철했다. 국내 고압전선·변압기 등과 전력 제어 기술 업체 경쟁력을 인정 받은 결과다. 서부발전은 2019년 중동 신재생에너지 사업 개척에 뛰어들어 속속 성과를 내고 있다. 지난해 3월 프랑스 국영전력회사(EDF‧Electricite de France)의 신재생발전 자회사인 EDF-R(Renewables)과 협력해 총사업비 약 6천억원 규모 오만 마나(Manah) 500MW 태양광발전 사업을 따냈다. 서부발전과 EDF-R은 오만 마나 사업 수주에 기반해 같은 달 장기 파트너십을 약속하는 '중동 북아프리카 신재생‧수소사업 전략적 공동개발을 위한 업무협약'을 맺었다. 이번 UAE 아즈반 사업에서 두 회사가 긴밀한 협력으로 성과를 낸 배경이다. 태양광발전은 윤석열 대통령이 지난해 UAE 순방에서 강조한 양국의 전략적 협력 분야다. 서부발전은 대통령실과 산업통상자원부·외교부 지원에 힘입어 대규모 신재생에너지 사업 수주에 성공하며 '제2의 중동 붐' 실현에 한 발짝 다가갔다. 서부발전은 중동 붐을 이어가기 위해 UAE·사우디아라비아·오만·쿠웨이트 등 대규모 입찰사업에 참여하는 방안을 검토 중이다. 중동에서만 발전용량 2천MW에 이르는 사업을 따낸 만큼 이곳에서 만든 무탄소 전력으로 그린암모니아·수소를 생산하는 사업을 연계해 규모를 키우겠다는 구상이다. 박형덕 서부발전 사장은 “UAE 아즈반 태양광사업 수주는 서부발전이 글로벌 에너지기업으로 인정받은 사례”라며 “향후 중동에서 태양광·그린수소사업 등 친환경 에너지원을 확대해 에너지 전환과 무탄소에너지 확산에 기여할 것”이라고 말했다.

2024.02.14 09:20주문정

전극 표면 물 분자, 1천조분의 1 초 단위로 관찰

촉매 반응은 금속 전극의 표면에서 일어난다. 전극 표면 근처의 용매 분자들은 이러한 반응 과정에 큰 영향을 미친다. 하지만 전극에 가해지는 전압에 따라 용매 분자들이 어떤 영향을 받는지는 잘 알려지지 않았다. 기초과학연구원(IBS, 원장 노도영)은 전압 변화에 따른 금속 전극 표면의 물 분자 움직임을 펨토초 단위에서 관찰하는데 성공했다고 20일 밝혔다. 펨토초(fs)는 1000조 분의 1초의 극히 짧은 시간을 나타내는 단위다. 이를 통해 전기화학 반응에 대한 이해를 높이고, 물을 용매로 쓰는 차세대 수전해질 리튬이온 전지 개발에도 활용할 수 있으리란 기대다. 수전해질 전지는 폭발 위험이 없고 환경 오염 위험도 낮출 수 있다. 이런 가능성을 탐색하기 위해 전극 표면에 있는 물 분자들의 움직임 등 전하와 이온의 변화, 산화-환원 등의 연구에 다양한 분광학적 방법이 활용되고 있다. 기존 방법으로는 전극 표면의 극소량 물 분자들을 직접 관찰하기란 거의 불가능했다. 크기가 매우 작은 분자들을 관찰하기 위해 아주 짧은 레이저 광선을 조사한 뒤 분자들이 만들어내는 시그널을 시간에 따라 관찰하는 시분해 분광법이 널리 쓰였지만, 금속 표면 근처의 물 분자에 의한 신호보다 금속 전극 자체가 만들어내는 신호가 훨씬 커 물 분자 움직임만 선택적으로 측정하긴 어려웠다. IBS 분자 분광학 및 동력학 연구단 조민행 단장(고려대 화학과 교수)과 미국 위스콘신대 화학과 마틴 자니 교수 공동연구팀은 정교하게 설계된 화합물을 금(Au) 전극 표면에 흡착시킨 후 그 탐침 분자에 대한 2차원 진동 분광학 측정을 실시했다. 이와 함께 분자 동력학 시뮬레이션도 동시에 시행했다. 2차원 진동 분광학은 연구 대상 물질에 짧은 레이저 빛을 가한 후 시간에 따라 변화하는 2차원 신호를 분석, 분자 구조와 움직임을 탐지하는 방법이다. 분자 동력학 시뮬레이션은 컴퓨터를 이용, 물질을 이루는 원자들의 움직임에 대한 운동방정식을 풀어 물질 내 원자와 분자들의 움직임을 예측하는 방법이다. 연구팀은 두 방법을 접목, 물 분자와 금속 표면에 흡착된 유기 분자 간 상호 작용인 수소결합의 구조 및 물 분자 움직임을 실시간 관찰했다. 또 전극에 가해주는 전압 크기와 부호에 따라 물 분자의 움직임이 달라지는 특이한 현상도 처음 확인했다. 양의 전압을 가하면 물 분자의 움직임이 느려지고, 음의 전압을 가하면 빨라졌다. 전압의 크기에 비례해 변화도 컸다. 이는 전극 표면에 있는 물의 산화 환원 반응 역시 물 분자 움직임과 밀접한 관계가 있을 수 있음을 의미한다. 조민행 단장은 "전기화학반응을 이해하는데 중요한 정보를 제공하는 연구 결과이며, 향후 수전해질을 이용한 배터리 개발 및 응용에 필요한 물리화학적인 통찰을 제시했다"라고 말했다. 향후 순수한 물에 더해 다양한 이온들이 공존하는 상황에서의 전기화학적 계면 현상도 연구할 계획이다. 이 연구 결과는 학술지 '미국국립과학원회보(PNAS)'에 게재될 예정이다.

2023.12.20 14:15한세희

수소경제 앞당길 고온 수전해 핵심 기술 개발 잇달아

그린수소 생산을 위한 차세대 기술로 주목받는 고온 수전해의 효과를 높이는 기술을 국내 연구진이 잇달아 내놓았다. 수소경제의 효과를 극대화하려면 온실가스 배출을 최소화하면서 수소를 만들어야 한다. 재생에너지를 활용한 수전해 기술로 물을 분해해 수소를 만들야 이산화탄소 배출이 없는 그린수소라 할 수 있다. 하지만 생산 단가가 천연가스에서 얻는 그레이수소에 비해 2-3배 높아 경제성이 떨어진다. 지리적 한계로 재생에너지 활용이 어려운 우리나라로서는 수전해 기술 혁신이 절실하다. 수전해 기술은 100℃ 이하 온도에서 작동하는 저온 수전해와 600℃ 이상에서 작동하는 고온 수전해 방식으로 나뉜다. 저온 방식은 장치 안정성이 높고 소재 개발 측면에서 장점이 있어 기술적 성숙도도 높지만 전반적 효율이 낮다. 고온 수전해 방식은 높은 온도의 수증기를 쓰기 때문에 물 분해를 위한 전기에너지가 덜 들어 생산 비용이 낮다. 하지만 높은 온도로 인한 소재 부식이나 구조 변화 등의 문제가 상용화를 막았다. ■ 에기연, 고온 수전해 최적화 스택 개발 한국에너지기술연구원(원장 이창근)은 고온 환경에 최적화된 수전해 스택을 개발했다. 스택은 물 분해를 통한 수소 생산 용량을 늘리기 위해 여러 장의 수전해 셀과 금속분리판, 집전체, 밀봉재 등을 적층한 것으로, 수전해 핵심 부품이다. 현재 대부분 고온 수전해 스택은 유사 기술인 고체산화물 연료전지의 설계를 도입해 제작된다. 반면 에너지연은 초기 설계 단계부터 수증기 전기분해에 최적화해 설계됐다. 고온 수전해 연료인 수증기는 고체산화물 연료전지의 연료인 수소보다 부피가 크고 점성이 낮다. 그래서 스택 내부에서 수증기가 잘 흐르지 못하면 셀의 촉매 층에 고르게 분포되지 못해 효율이 떨어진다. 연구진은 수증기 유동 특성에 최적화된 분리판을 설계해 유동 균일성을 확보했다. 또 대용량 수소 생산에 적합한 형태의 전극 지지형 셀을 적용했다. 이에 따라 전해질 지지형 셀을 쓰는 해외 기술보다 100-200℃ 낮은 650-750℃ 온도에서 작동해 소모 전력은 줄이면서도 수소 생산 효율은 더 높였다. 30개의 셀로 구성된 스택이 750℃의 온도에서 작동할 경우, 시간당 약 1천리터의 수소를 생산할 수 있다. 연구책임자 김선동 박사는 "저렴한 그린수소 대량생산을 위한 고온수전해 기술 상용화가 곧 현실이 될 가운데, 현재 개발 중인 고온수전해 전용 셀의 성능뿐 아니라 내구성을 기존 상용품보다 대폭 높이겠다"라고 말했다. 이번 연구는 산업통상자원부 신재생에너지핵심기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다. ■ KIST 개발 나노 촉배, 고온에서 수소 생산 2배 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 600℃ 이상의 온도에서 장시간 1A/㎠ 이상의 높은 전류 밀도를 유지할 수 있는 고온 수전해용 나노촉매를 개발했다. 저온 수전해 기술의 성능을 올리기 위해 사용하는 나노소재 촉매는 작동 온도가 높으면 열화가 빠르게 일어나 고온 수전해 방식에 활용하기 어려웠다. 에너지소재연구센터 윤경중 박사 연구팀은 고온에서 나노촉매의 구조 변형을 일으키는 화합물의 생성을 막는 고온 수전해 전지용 나노촉매를 개발했다. 고온 수전해 전지에 쓰이는 페로브스카이트 나노촉매의 특성 변화 과정을 분석해 스트론튬 탄산염이나 코발트 산화물 등 전지 열화를 일으키는 물질을 밝히고, 이를 제거해 높은 온도에서도 나노촉매가 모양과 크기를 유지하게 했다. 이 촉매를 고온 수전해 전지에 실제 적용한 결과, 수소 생산량이 2배 이상 늘어나면서도 650℃도에서 400시간 이상 성능 저하 없이 작동했다. 또 대면적 수전해 전지에 적용해도 안정적으로 구동, 상용화 가능성을 확인했다. 윤경중 박사는 "나노소재를 고온 수전해 기술에 적용한 이번 연구 성과는 생산성과 내구성이라는 두 마리 토끼를 잡은 것"이라며 "상용화를 위해 고온 수전해 셀 제조업체와 협력해 양산용 자동화 공정 기술을 개발할 계획"이라고 밝혔다. 이 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업과 기후변화대응기술개발사업으로 수행됐으며, 연구 결과는 학술지 '케미칼 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)' 최신호에 게재됐다. 논문 제목은 In situ synthesis of extremely small, thermally stable perovskite nanocatalysts for high-temperature electrochemical energy devices 이다.

2023.12.01 13:58한세희

변덕스러운 재생에너지 발전 환경서도 안정적 그린수소 생산

태양광이나 풍력발전은 날씨에 따라 발전량의 변동성이 심하다. 이에 따라 신재생에너지로 물을 전기분해해 수소와 산소를 생산하는 수전해 장치의 전극이 손상을 입기 쉽다. 국내 연구진이 재생에너지 전력 환경에서도 성능 저하가 없는 수전해 전극을 개발했다. 한국에너지기술연구원(원장 이창근)은 수소연구단 김민중 박사 연구진이 재생에너지원으로부터 그린수소를 안정적으로 생산할 수 있는 고내구성 니켈-철 이중층 수전해 전극을 개발했다고 26일 밝혔다. 이산화탄소 배출 없는 그린수소를 더욱 안정적으로 생산할 수 있으리란 기대다. 2050 탄소중립 달성을 위해 국내 그린수소 소요량은 2천790만 톤으로 급격히 증가할 전망이다. 이에 따라 재생에너지와 연계해 변동성에도 잘 견디는 수전해 장치 개발이 필요하다. 연구진은 산소발생 반응에 높은 활성을 가진 니켈-철 이중층 수산화물 전극의 철 이온 함량을 조절하는 것만으로 재생에너지의 급격한 변동성에도 성능 저하가 없는 수전해 전극을 개발했다. 연구진은 계산과학을 통해 이중층 구조를 구성하는 철 이온의 함량이 40% 이상일 경우 구조적 안정성이 극대화됨을 확인했다. 하지만 이론적 최대 함량은 25% 수준으로, 일반적 촉매 소재 합성을 통해서는 40% 이상 함량의 구조를 구현하기는 어렵다. 이에 40% 이상의 고농도 철 이온을 포함하는 니켈-철 전극을 만들기 위해 철 소재의 부식 방법을 사용했다. 철 기재를 니켈 2가 이온의 용액에 담가 산소를 공급하면 부식반응에 의해 철2가, 3가 이온이 방출되고 동시에 수산화 이온이 생성된다. 이렇게 생성된 이온들이 만나 니켈-철 이중층 수산화물이 성장하는 과정을 반복하면서 철 이온 농도를 높게 유지할 수 있는 최적 조건을 찾아냈다. 이를 통해 46%의 고농도 철 이온을 가진 전극을 개발했다. 이 전극은 12시간 동안의 급격한 시작-정지 반복운전에도 성능저하 없이 안정적 구동이 가능하다. 기존의 일반적인 니켈-철 전극은 20% 이상의 성능저하를 보였다. 산소발생반응 성능도 높았다. 0.4A/㎠ 전류밀도에서 87.1%(HHV)의 효율로 수소 생산이 가능하고, 2500㎠ 면적에서도 작동에 성공해 상용화 가능성을 높였다. 수소연구단 김민중 박사는 "선행연구로부터 지속된 연구와 계산과학의 활용을 통해 전극 소재 구조를 설계하고 이를 구현할 수 있는 전극 제작 기술을 발굴한 것이 이번 연구의 가장 큰 의의"라며 "수전해 전극의 내구성 향상 기술은 재생에너지로부터 그린수소를 생산하기 위한 핵심 기술 중 하나"라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 수소에너지혁신기술개발사업과 공공연구성과 활용촉진 R&D 사업의 지원을 통해 수행됐으며, 학술지 '어드밴스트 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials) 표지논문으로 게재됐다. 이 기술은 기업으로 기술이전되어 사업화를 위한 협력이 진행 중이다. 논문제목은 Rational Design of a Stable Fe-rich Ni-Fe Layered Double Hydroxide for the Industrially Relevant Dynamic Operation of Alkaline Water Electrolyzers 이다.

2023.10.26 13:20한세희

중부발전, 수전해 기반 수소생산기지 구축사업 선정

한국중부발전(대표 김호빈)은 28일 산업통상자원부가 국내 청정수소생산 인프라 구축을 지원하는 '수전해 기반 수소생산기지 구축사업' 신규과제에 최종 선정되었다고 밝혔다. 중부발전은 충청남도·보령시·현대엔지니어링·테크로스워터앤에너지와 컨소시엄을 구성해 수소도시 보령시의 수소 에너지 자립화를 위해 공모사업에 지원, 선정됐다. '수전해 기반 수소생산기지'는 2.5MW급 수소생산설비로 일 1천kg의 청정수소를 생산할 수 있다. 생산된 수소는 보령시 수소충전소에 공급된다. 구축부지는 중부발전이 운영 중인 신보령발전본부에 설치될 예정이다. 중부발전은 컨소시엄 참여기관·기업과 함께 2026년까지 예산 116억원(국비 54억원, 지방비 25억원, 민자 37억원)을 투입해 수전해 설비와 출하시설을 갖춘 수소 생산기지를 구축할 예정이다. 수소생산기지 사업총괄 운영을 통해 안정적으로 청정수소를 공급한다는 계획이다. 김호빈 중부발전 김호빈 사장은 “친환경으로 미래를 여는 에너지 전문기업으로서 안정적으로 수전해 기반 수소생산기지 구축을 위해 적극 노력할 것”이라며 “탄소중립 달성과 수소산업 생태계 조성에 이바지하는 한편, 청정수소 산업 부흥을 위한 밑거름을 제공하고 열매를 맺도록 하겠다”고 밝혔다.

2023.08.28 18:38주문정

동서발전 컨소시엄, 수소생산기지 구축사업자 최종 선정

한국동서발전(대표 김영문)은 강원도·동해시·대우건설·제아이엔지와 구성한 컨소시엄이 산업통상자원부 '2023 수전해 기반 수소생산기지 구축사업'에 최종 선정됐다고 28일 밝혔다. 동서발전 컨소시엄은 강원도 동해시 북평산단에 태양광·바이오매스 등 재생에너지와 연계한 2.5MW 규모 수전해 설비를 2026년까지 구축하고 하루 약 1톤 이상 그린수소를 생산할 예정이다. 생산한 수소는 인근 수소충전소와 산업용 수요처 등에 공급한다. 컨소시엄 주관사인 동서발전은 수소생산용 청정에너지 생산·공급과 수전해 설비 운영을 담당하고, 강원도와 동해시는 인허가·재정을 지원한다. 대우건설은 EPC 전담, 제아이엔지는 수소관련 설비 전문 설계·시공과 운영 지원 등을 수행한다. 사업 총괄책임자인 최재훈 동서발전 동해발전본부장은 “정부 국책과제로서 그린수소 생산기술 개발뿐 아니라 상용화 설비 구축·운영 전반을 국내 기술력으로 수행한다는 점에서 의미가 크다”며 “지자체·민간기업과 협업해 2026년까지 동해권역에 그린수소 생태계를 조성할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 말했다. 한편, 동서발전은 재생에너지 확대에 따른 잉여전력의 활용 방안을 지속해서 연구하고 있다. 앞으로 수전해 기반 수소생산기지의 성공적인 운영으로 국내 재생에너지의 효율적 이용방안을 마련하고 해외 그린수소 확보를 위한 경쟁력을 강화해 나갈 계획이다.

2023.08.28 18:24주문정

그린수소 비용 '확' 줄이는 혁신 소재 등장

한국전자기술연구원(KETI·원장 신희동)은 수전해 기술에 필수인 고가 금속 촉매 사용을 대폭 줄일 수 있는 단원자 촉매 기술을 개발, 관련 내용을 화학공학 분야 국제 저명 학술지에 게재했다고 4일 밝혔다. 수전해 기술은 전기에너지로 물을 수소와 산소로 분리하는 과정이다. 탄소를 배출하지 않는 그린수소를 생산하는 청정에너지 기술이다. KETI 관계자는 “물에 전기 반응을 일으키는 촉매 소재는 백금(Pt)·이리듐(Ir) 등 희귀 금속과 니켈(Ni)·코발트(Co) 등 핵심 광물을 주로 사용했지만 비싼 가격과 수급 부족 등의 문제가 꾸준하게 제기됐다”고 설명했다. KETI 신재생에너지연구센터 연구진이 개발에 성공한 단원자 촉매는 금속 함유량이 40~70%에 이르는 기존 촉매와 달리 약 1% 정도 금속만으로 같은 성능과 내구성을 갖췄다. KETI 연구진은 극소량(촉매 성분의 1%) 니켈에 특정 유기물(도파민)을 중합해 니켈이 원자 단위로 존재하는 환경을 조성, 열분해 등 일련의 화학적 공정을 진행해 고효율 단원자 촉매를 합성했다. 기술 개발을 주도한 임현수 책임연구원(박사)과 박진우 연구원(박사과정)에 따르면 단원자 촉매는 원자 덩어리로 구성된 벌크 촉매보다 입자 하나의 촉매 활용도가 이론상 100%에 가깝기 때문에 소량의 금속만으로도 상용 촉매만큼의 성능이 나왔다. KETI는 단원자 촉매로 인해 고가 금속 사용량을 대폭 절감한 만큼 수전해 촉매 제작을 위한 가격 경쟁력이 향상될 것으로 기대했다. KETI 미래전략기술 분야 기본연구사업과 한국연구재단 국가핵심소재연구단(나노 및 소개기술개발사업)을 통해 추진된 이번 연구 결과는 화학공학 분야 세계적인 학술지 'Chemical Engineering Journal(IF=16.744)' 최신호(468호)에 '수소 발생 반응을 위한 다공성의 니켈 단원자 촉매 개발'의 제목으로 게재됐다. 박노창 KETI 신재생에너지연구센터장은 “단원자 촉매는 금속 사용량을 획기적으로 절감할 수 있다는 점에서 진정한 의미의 그린수소 실현에 기여할 수 있다”며 “센터는 앞으로 단원자 촉매 기술 상용화를 추진해 친환경 에너지 확산을 위한 미래 기반을 마련하겠다”고 밝혔다.

2023.07.04 13:23주문정

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