EU 소재 대비 성능 1.4배 높고 장기내구성도 갖춰
20kW 블루수소 생산 검증 후 1MW 상용화 추진
한전 전력연구원과 한국중부발전이 이산화탄소(CO2) 포집 및 수소정제설비가 필요 없는 차세대 블루수소 생산의 핵심기술인 금속소재를 개발하는데 성공했다.
전력연구원은 중부발전과 2020년부터 올해 6월까지 ‘산화·환원 소재를 이용한 연료전지 발전용 블루수소 생산기술 개발’ 과제를 수행해 이러한 성과를 냈다고 2일 밝혔다.
블루수소는 석탄, 천연가스 등의 화석연료를 이용해 수소를 생산하기 때문에 생산 과정에서 CO2가 발생한다. 이를 포집해 산업, 농업 등에 활용하거나 땅속에 저장하면 청정수소로 분류한다.
일반적인 블루수소 생산기술은 화석연료를 이용해 생산한 그레이수소 생산 공정에 CO2 포집기술을 적용하고 있다. 현재 전 세계적으로 약 8개의 블루수소 생산 플랜트가 운영 중이다. 하지만 블루수소 생산비용은 그레이수소보다 1.5배 높고 포집된 CO2 처리 문제로 인해 보급이 더딘 상황이다.
전력연구원과 중부발전이 개발한 금속소재는 많은 에너지와 비용이 소요되는 수소 정제설비와 CO2 포집설비가 불필요하다. 증기와의 산화반응을 통해 고순도 수소를 생산하고 화석연료와의 환원반응을 통해 CO2를 생산하는 원리를 이용, 반복적인 산화환원반응(레독스, Reduction-Oxidation)으로 블루수소를 만들어낸다.
전력연구원은 구미전자정보기술원을 통해 개발이 완료된 금속소재의 블루수소 생산성능에 대한 평가를 진행해 유럽연합 프로젝트에서 개발한 소재 대비 생산성능이 약 1.4배 높은 것을 확인했다. 생산성능이란 산화환원소재의 단위질량 당 생산할 수 있는 수소의 양을 측정한 값이다. 장기내구성 성능시험에서도 6개월 이상 연속사용에 성공해 높은 장기내구성을 보였다.
전력연구원은 현재 이 금속소재를 20kW급 블루수소 생산시스템에 적용해 생산성능시험을 진행하고 있다. 향후 발전사와 협력을 통해 산화환원소재를 이용한 1MW 블루수소 생산시스템 개발을 추진할 계획이다.
전력연구원 관계자는 “개발된 금속소재를 활용하면 복잡한 시스템으로 구성된 기존의 수소생산공정을 획기적으로 축소해 블루수소의 생산비용을 큰 폭으로 줄일 수 있다”며 “전력에너지산업의 탄소중립 달성에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
