기계硏, 20㎾급 고온 수전해시스템 개발…3000시간 실증 성공

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 고온 수전해시스템을 개발하고 3000시간 실증운전에 성공해 청정수소를 값싸게 생산할 수 있는 기반이 확보됐다.

한국기계연구원은 친환경에너지연구본부 김영상 책임연구원 연구팀이 국내 최초로 20㎾급 연료극지지형(ASC) 고체산화물 수전해 시스템의 '설계-운전-평가' 전주기에 걸친 기술검증에 성공했다고 29일 밝혔다.

고온 수전해기술인 연료극지지형시스템은 약 700℃ 이상의 고온에서 전기와 스팀(물)을 이용해 수소를 생산하는 기술이다. 외부에서 스팀을 공급받게 되면 수소를 생산하는데 필요로 하는 전기량을 최소화할 수 있어 고효율·저비용 수소생산이 가능하다.
 
연구팀은 고온 수전해시스템의 전기효율을 높이기 위해 외부에서 버려지는 200℃급의 폐열을 활용했다. 이를 통해 스팀을 발생시키는 추가 전력소모를 줄이고 수소 생산단가를 크게 낮췄다.

연구팀에 따르면 외부의 폐열을 활용하면 스팀을 자체적으로 생성하는 시스템 대비 전기효율을 약 10% 이상 개선할 수 있어 대규모 산업단지나 제철·화학 플랜트와 같은 에너지 다소비 산업에 유리하다.
 
특히 산업현장에서 버려지는 폐열과 원자력 발전, 재생에너지를 통해 얻을 수 있는 저렴한 전기를 활용하면 기존 산업용 전기 활용 대비 수소 생산 단가를 약 25% 이상 절감할 수 있다.

연구팀은 또 국내 처음으로 20㎾급 고온 수전해 시스템을 3000시간 이상 안정적으로 운전하는데 성공, 시스템 제어기술의 신뢰성도 입증했다.
 
스팀 공급 불안정, 정전 등 시스템 장기 운전과정에서 생길 수 있는 다양한 상황에서도 안정적 운전과 높은 효율성 유지가 가능해 상용 시스템 개발에 필요한 고효율 시스템 설계 기술 및 최적 운전제어기술을 확보하게 됐다. 이로서 연구팀은 수소 생산 비용 3000원/㎏을 달성할 수 있는 기술적 기반을 다지게 됐다고 설명했다.

김영상 책임연구원은 "이번 성과는 셀과 스택 수준에서 주로 연구되던 국내 연료극지지형 고온 수전해 기술을 시스템 단계로 확장해 검증한 국내 최초의 사례"라면서 "고효율·저비용 청정수소 생산이 가능한 고온 수전해 시스템 설계, 운전 및 평가기술을 확보했다는 점에서 의미가 있다"고 말했다.


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