차세대 수전해 분리막 기술로 세계 수소시장 우위 선점한다
한국에너지기술연구원
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한국에너지기술연구원(원장 김종남, 이하 ‘에너지연’) 수소연구단 조현석 박사 연구진은 알칼라인 수전해* 장치의 수소 생산 밀도를 혁신적으로 향상시킬 수 있는 고성능, 고안정성의 분리막을 자체 기술로 개발했다. 해외 상용 제품 대비 수소 생산 밀도는 3배 이상 향상시 키면서 수소와 산소의 혼합에 의한 폭발 위험은 현저히 억제한 것이 기술의 핵심이다.
구진은 분리막 제작 조건의 최적화를 통해 40nm(나노미터) 크기의 미세 나노 기공으로 구성된, 치밀한 다공성 구조 구현에 성공해 단점을 극복했다. 미세 나노 기공 주변에 친수성 세라믹 입자들을 조밀하고 균일하게 분포하게 해 굴곡률은 높여 수소와 산소 혼입은 현저히 억제하면서도, 조밀한 친수성 세라믹 입자를 따라 수산화 이온이 이동할 수 있는 경로가 극대화되는 효과로 인해 이온전도를 큰 폭으로 향상시켰다.
이와 함께 연구진은 실험실 규모에서 알칼라인 수전해 스택의 스케일-업(확대) 기술을 확보하고 검증할 수 있는 평가 플랫폼도 구축했다. 평가 플랫폼은 10kg/d 수소 생산까지 평가가 가능하게 설계됐으며, 수소방폭, 역화방지기, 가스정제기, 컨트롤러, 열교환기, De-oxo촉매 반응기 등을 구성해 실제 상용 수전해 시스템에 가깝게 구현했다.