블루수소 군살 빼는 산화환원 소재 곧 상용화
블루수소 군살 빼는 산화환원 소재 곧 상용화
  • 김진철 기자
  • kjc@energytimes.kr
  • 승인 2023.03.13 19:24
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기존 개질 방식보다 공정 대폭 줄고 고순도 수소 생산 가능
전력연구원 20kW급 생산시스템 개발 완료하고 운전에 성공
MW급 차세대 블루수소 생산기술 개발 등 대형 사업화 추진
전력연구원에서 개발한 산화환원 소재를 활용한 블루수소 생산기술을 적용한 20kW급 차세대 블루수소 생산시스템.
전력연구원에서 개발한 산화환원 소재를 활용한 블루수소 생산기술을 적용한 20kW급 차세대 블루수소 생산시스템.

【에너지타임즈】 가스복합발전을 대체할 발전 전원으로 수소발전이 주목을 받으면서 연료 수급에 대한 고민이 깊어지는 가운데 전력연구원이 석탄과 천연가스 등 화석연료를 이용해 수소를 생산하는 개질 방식보다 공정을 대폭 줄이면서도 수소의 순도를 높여 수소 생산의 경쟁력을 확보한 산화환원 소재를 활용한 기술개발을 완료하고 본격적인 사업화를 추진한다.

13일 한전 전력연구원에 따르면 2020년 전력연구원은 한국중부발전(주)과 함께 화석연료를 원료로 기존의 개질 작업을 통한 수소 생산에서 벗어나 산화환원 소재를 이용한 수소 생산기술의 개발을 완료했다.

일반적으로 수소를 생산하는 방식은 대표적으로 화석연료를 이용하는 방법이 있고, 재생에너지를 이용하는 방법이 있다.

재생에너지에서 생산한 전력을 이용해 수전해 설비를 통해 생산된 수소는 그린수소다. 반면에 화석연료를 원료로 한 개질 작업을 거쳐 생산된 수소는 그레이수소, 이 과정에서 이산화탄소를 배출하지 않은 수소는 블루수소다.

전력연구원에서 이번에 개발한 수소 생산기술은 열이나 촉매 작용으로 탄화수소의 구조를 변화시키는 개질 방식이 아니라 산화환원 소재를 이용한 기술이다.

이 기술의 원리는 화석연료와 산화환원 소재가 만나면 환원반응을 일으킨다. 환원반응으로 화석연료는 산화반응으로 이산화탄소를 생산하게 되며, 산화환원 소재는 산소를 잃고 금속 형태로 남게 된다.

그리고 산소를 잃고 금속 형태로 된 산화환원 소재에 스팀을 주게 되면 이 소재는 스팀의 산소와 결합하는 산화반응을 일으켜 다시 산화환원 소재가 되고, 산소를 잃은 스팀엔 고순도의 수소만 남게 되는 것이다.

장영신 전력연구원 연구원은 “차세대 블루수소 생산기술은 기존의 블루수소 생산기술과 달리 많은 에너지와 비용을 동반하는 공정이 대거 생략되기 때문에 저비용으로 고순도의 수소를 생산할 수 있다”고 설명했다.

개질 방식 수소 생산기술은 이산화탄소와 수소가 함께 배출되기 때문에 수소를 정제하는 공정이 동반되는데 이 과정에서 생산된 수소가 그레이수소다. 또 여기에 이산화탄소를 포집하는 공정이 추가되면 블루수소가 된다.

산화환원 소재를 활용한 기술은 이산화탄소와 수소가 따로 배출되기 때문에 수소정제 공정과 이산화탄소 포집 공정을 거치지 않아도 블루수소 생산을 할 수 있게 된다. 차세대 블루수소 생산기술로 이름이 붙여진 이유도 여기에 있는 것이다.

그래서 산화환원 소재를 활용한 블루수소 생산기술은 많은 에너지와 비용을 동반하는 공정을 거치지 않고도 고순도의 수소를 생산할 수 있어 경쟁력을 갖게 된다.

특히 전력연구원에서 개발한 산화환원 소재는 유럽에서 개발한 소재와 비교해서 소수 생산능력이 1.4배에 이르는 것으로 분석됐다. 또 6개월 이상 사용에 성공하는 등 장기내구성도 확인됐다.

이에 앞서 전력연구원은 지난해 국내 최대 규모의 20kW급 차세대 블루수소 생산시스템 개발을 완료하고 운전에 성공한 바 있고, 국가기술표준원으로부터 탄소중립 국제표준화를 위한 전략기술 중 하나로 선정돼 2026년까지 수소 분야 국제표준을 추진하고 있다.

앞으로 전력연구원은 본원에서 개발한 산화환원 소재를 이용한 MW급 차세대 블루수소 생산기술 개발을 추진하고, 2026년부터 블루수소 생산 실증을 시작해 가스터빈 혼소발전과 해외 수소 도입 등 대규모 국내외 사업화를 추진할 계획이다.

한편 전력연구원은 산화환원 소재를 이용한 블루수소 생산기술개발과 국내외 사업화를 위해 탈탄소 솔루션을 제공하는 카본코를 비롯한 신재생에너지 사업의 경험을 보유한 금양그린파워(주) 등과 협력하기로 하고 지난 10일 이 같은 내용을 골자로 한 양해각서를 체결했다.

전력연구원 측은 이 양해각서 체결로 각 기관이 보유한 역량을 하나로 집중해 청정수소 생산과 저장기술 분야 발전에 기여하고 수소경제 이행을 가속화 할 것이라고 밝혔다.

한전 전력연구원.
한전 전력연구원.

 


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