[비즈니스포스트] 국내 연구진이 청정에너지로 주목받는 '그린수소'를 한층 높은 효율로 생산할 수 있는 핵심 부품을 개발했다.

한국전자기술연구원(KETI)은 그린수소 생산의 핵심 부품인 '니켈 기반 차세대 다공성 확산체'를 개발하고, 이를 산업계 상용화 기준인 1500㎠ 이상으로 대형화하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.
 
다공성 확산체는 그린수소를 생산하는 수전해 부품 중 하나로 촉매, 분리막, 분리판과 함께 수전해의 핵심 부품이다.

KETI 신재생에너지연구센터가 이번에 선보인 부품은 차세대 방식인 알칼라인·음이온교환막 수전해 장치에 적용된다.

기존 장비에는 주로 400~500마이크로미터(㎛) 크기의 기공(구멍)이 뚫린 스펀지 구조의 니켈 폼 부품이 사용되어 왔다. 그러나 이는 수전해 효율이 가장 극대화되는 이론적 최적 기공 거리인 10~20㎛에 미치지 못해 성능 향상에 한계가 있었다.

연구진은 미세한 니켈 가루를 구워 굳히는 '파우더 소결 공법'을 적용해 이 한계를 극복했다. 머리카락 굵기보다 얇은 10~20㎛ 크기의 미세 기공을 촘촘하게 구현하는 데 성공한 것이다.

이 기술을 적용하면 수전해 과정에서 생성된 수소와 산소 기체가 원활하게 배출될 뿐만 아니라, 미세 기공에서 발생하는 모세관 현상 덕분에 기포가 빠져나간 빈자리에 물이 빠르게 채워져 수전해 반응 효율이 비약적으로 상승한다.

특히 연구진은 전극과 분리막 사이의 간격을 최소화해 저항을 줄이는 '제로갭' 구조의 셀을 제작해 성능 평가를 진행했다.

그 결과, 이번에 개발한 부품은 기존 니켈 폼 대비 수전해 성능이 최소 24%에서 최대 59%까지 크게 향상된 것으로 나타났다.

아울러 KETI는 국내 다공성 확산체 분야의 최대 제조사인 엘티메탈과의 공동 연구를 거쳐, 실험실 수준을 넘어 실제 산업용 대형 장비에 즉시 적용할 수 있는 1500㎠ 이상의 대면적 제품 제작 기술까지 확보하며 상용화 가능성을 높였다.

임현수 KETI 신재생에너지연구센터장은 "기술 개발 초기부터 성능뿐만 아니라 상용화까지 고려하여 연구를 진행해 사용화 가능 수준까지 달성했다"라며 "시장이 열리면 바로 제품화가 이뤄지도록 가격 저감 기술 및 제품 신뢰성을 확보해나갈 것"이라고 밝혔다. 김나영 기자