이산화탄소(CO2) 배출이 전혀 없는 청정한 방법으로 수소를 대량 생산할 수 있는 ‘고체산화물 수전해전지’ 기술이 동의대 기계공학과 신지영 교수와 울산과학기술원 에너지 화학공학부 김건태 교수 연구팀에 의해 세계 최초로 개발됐다.
이번에 개발된 ‘고체산화물 수전해전지’는 수소 생산 효율이 기존 연구보다 월등히 높고 값비싼 귀금속 촉매가 필요 없는 비용적인 장점과 동시에 안정성도 확보해 수소 경제시대를 획기적으로 앞당길 수 있는 기술로 기대를 모으고 있다.
이번 연구 결과는 응용화학 분야의 세계적 권위지인 앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)로부터 ‘가장 주목받는 논문(Hot Paper)’으로 선정되어 27일자에 게재된다.
동의대 신 교수는 “이번에 개발된 고체산화물 수전해전지를 사용하면 가로, 세로 각 1㎝인 전지에서 온실가스 발생 없이 1시간에 약 0.9ℓ의 수소를 생산할 수 있는데 이는 수소연료 전지차를 약 25㎞ 주행할 수 있다”며 “수소 생산의 문제점이던 탄소 배출과 생산비용까지 낮출 수 있는 획기적인 기술”이라고 이번 연구의 의의를 설명했다.
이어 신 교수는 “고체산화물 수전해전지를 통해 생산한 수소를 사용해 수소연료 전지자동차나 발전용 연료전지 등 수소 인프라에 사용이 가능하다”며 “우리나라가 세계 최초로 상용화한 수소차에 이어 수소 생산 기술력 또한 세계시장을 선점할 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다”고 말했다.
그는 “특히 이번 연구가 주목받는 이유는 수소를 공기 중 산소와 결합시켜 전기와 물을 만드는 연료전지와 물을 전기로 분해해 수소와 산소를 생산하는 수전해전지의 두 기능이 이번에 개발한 하나의 전지에서 모두 안정적으로 수행되었다는 점”이라며 “이를 바탕으로 향후 태양열, 풍력 등의 신재생 에너지와 연계한다면 전기 공급부터 수소 생산에 이르는 전 범위에서 오염물질 발생이 전혀 없는 시스템을 구축할 수 있을 것”이라고 전망했다.
한편 현재 수소는 연소 후 물만 배출되는 지구상에서 가장 깨끗한 연료이자 에너지 밀도가 높아 미래 에너지원으로 각광받고 있지만, 전 세계 수소 생산의 90%이상이 천연가스와 석탄을 이용해 생산하면서 온실가스의 주범인 이산화탄소를 발생시키는 문제점을 안고 있다. 특히 신 기후체제 수립을 위한 ‘파리 협정’ 타결 이후 전 세계에서는 이전의 생산 방식을 대체할 수 있는 친환경적인 무탄소 수소 생산 방법인 물의 전기분해 및 광전기화학 등을 통한 수소 생산 연구가 활발히 진행되고 있는 상황이다.
부산=윤봉학 기자 bhyoon@kmib.co.kr