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기사내용 요약
폐알칼리 기반 음이온 교환막 수전해 기술 국내 첫 개발
그린수소재료연구실 양주찬·최승목 박사 연구팀

[창원=뉴시스] 홍정명 기자 = 한국재료연구원(KIMS)은 그린수소재료연구실 양주찬·최승목 박사 연구팀이 고성능 비귀금속 촉매·전극 소재를 개발하고, 이를 폐알칼리 수전해 시스템에 적용해 비귀금속 기반의 폐알칼리 음이온 교환막 수전해 기술을 국내 최초로 개발하는 데 성공했다고 5일 밝혔다.
'음이온 교환막 수전해 기술'은 기존의 알칼라 수전해 기술이 가진 비귀금속 기반 전극 사용의 장점과 양이온 교환막 수전해 기술의 작동 용이성 및 단순성이 결합한 이상적인 기술을 말한다.
그린수소 생산성 향상과 더불어 고순도의 수소를 얻을 수 있는 차세대 수전해 시스템으로 통한다.
그린수소 생산 방식인 수전해 연구는 지금까지 깨끗한 물(정제수) 기반의 전해질을 사용해왔다.
수전해를 통해 수소 1t을 생산하려면 평균 약 9t의 정제수가 필요하고, 9t의 정제수를 얻기 위해서는 약 2배인 18t가량의 물이 요구된다.
이처럼 그린수소 생산에는 전기분해에 필요한 전력 이외 막대한 양의 물이 요구되기 때문에 물과 관련한 비용 또한 가격경쟁력을 결정하는 중요한 요소가 된다.
폐알칼리는 pH(페하) 12.5 이상 강알칼리성 폐기물로, 반도체 수요 폭증과 전자산업 발전 등으로 배출량이 매년 증가하는 추세에 있다.
연구팀은 폐알칼리를 직접 전해질로 사용한 수전해 핵심 원천 소재 및 부품의 상용 시스템을 모사한 단위셀에 적용하기로 했다.
먼저, 비귀금속 촉매 활성과 내구성을 동시에 확보하기 위해 고전도 탄소층을 촉매 표면에 균일하게 코팅한 복합촉매를 개발했다.
복합촉매는 전극화 공정에도 높은 균일성을 보였으며, 음이온 교환막 수전해 단위셀 평가에서도 기존 전극 대비 약 2.8배 우수한 활성과 고내구성을 나타냈다.

연구팀은 이 기술을 폐알칼리 전해질 기반 수전해 단위셀에 적용해 1420mA/㎠(비귀금속 적용, 2V 기준)의 높은 전류밀도를 달성했고, 수소를 원활하게 생산할 수 있는 전류밀도에서도 향상된 내구성을 보이는 걸 확인했다.
특히, 폐알칼리 속에 존재하는 금속 이온의 분석을 통해 증가한 전해질 이온전도도가 수전해 성능을 향상시킨 사실을 밝혀냈다.
현재 연구팀은 대면적 균일 전극화를 통한 폐알칼리 수전해 스택 시스템 적용 및 상용화를 위한 후속 연구를 진행 중이다.
연구책임자인 양주찬 선임연구원은 "개발한 기술은 폐알칼리 전해질을 사용하기 때문에 고농도의 순수 알칼리염 전해질 사용 비용을 획기적으로 절감할 수 있다"고 강조했다.
그린수소재료연구실장으로 과제책임자인 최승목 책임연구원은 "개발 기술이 상용화되면 기존의 알칼리 기반 수전해 시스템에 즉각적인 활용이 가능해 수소 양산화와 수소 생산시장 진입에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.
이번 연구 성과는 과학기술정보통신부 지원을 받아 한국재료연구원 '그린수소 생산을 위한 AEM 수전해용 고내구 전극 및 평가 기술 개발' 과제와 산업통상자원부 소재부품기술개발사업의 '수소 생산을 위한 2.5㎾급 폐알칼리 AEM 수전해용 고성능 촉매 전극 및 부품화 기술 개발' 과제를 통해 수행됐다.
연구 결과는 재료에너지 분야 저명 국제학술지 ‘저널 오브 머티어리얼스 케미스트리 A'(IF=14.511)에 1저자 정재엽 박사과정 연구원, 박유세 박사(충북대 교수)의 이름으로 11월10일자에 게재됐다.
◎공감언론 뉴시스 hjm@newsis.com <저작권자ⓒ 공감언론 뉴시스통신사. 무단전재-재배포 금지.>
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한전, '농사용 전기' 공정하고 합리적인 사용 위한 종합대책 수립 한국전력이 농사용 전기의 공정하고 합리적인 사용을 위한 종합대책을 수립할 예정이라고 29일 밝혔다.한전에 따르면 모든 전기사용자는 기본공급약관에 따라 적정 용도에 해당하는 요금을 적용받고 그에 맞는 전기 사용을 해야 한다. 농사용 전기의 경우 영세 농어민 지원을 위해 도입된 것으로, 타 용도 대비 현저히 낮은 요금을 적용하고 있다. 지난해 평균 전기 판매 단가를 보면 일반용은 139.1원/kWh인 반면, 농사용은 56.9원/kWh로 3분의 1 수준이었다.이에 한전은 공정한 전력거래 질서 확립과 선량한 전기사용자 보호라는 공기업으로서의 책무를 다하기 위해 농사용을 포함한 모든 고객에 대해 위약 점검 활동을 지속적으로 수행하고 있으며, 이번 위약 점검 또한 그 활동의 일환으로 진행됐다.이번 위약 점검 건은 농작물만을 보관해야 하는 저온저장고에 다량의 가공식품 등을 보관하면서 현저히 낮은 농사용 요금을 적용받은 것으로서, 공정한 전력거래 질서를 유지하기 위해 취한 최소한의 조치였다.농사용 위약 처리 전반에 대해 면밀히 검토하고 문제점이 있다면 과감히 개선할 필요가 있다는 판단 하에 한전은 향후 농사용 전기 위약 처리와 관련해 변화하는 농어업 현장을 반영하고 농어민의 목소리를 충분히 경청하면서 구체적인 제도개선 대책 마련에 착수, 이를 철저히 시행할 계획이다.한전은 위약 판정기준, 위약금 산정의 타당성, 이와 관련한 고객 협의 절차의 합리성 등을 종합적으로 검토해 개선대책을 마련하되, 그 과정에서 농어민의 어려움을 충분히 수렴할 예정이다.또 위약 점검은 개선대책을 마련할 때까지 사전예방적 차원에서 충분한 계도기간 운영과 적극적인 안내를 실시한 이후에 시행할 방침이며, 지역 농어업 생태계를 지원하고 농어민들과 지속적인 상생을 위해 고효율기기 지원 품목과 지원금 규모를 확대해 농·어업 기기의 효율적 전기 사용을 적극 지원할 예정이다.앞서 농사와 관계없는 곳에 농사용 전기를 사용하는 농가를 적발한다며 나선 한전의 단속에 대해 '명확한 기준이 없다'는 농어민들의 지적이 일었다.이에 한전 측은 "농사용 전력을 적용받는 저온저장고에 가공식품나 식자재는 일반용 또는 주택용 전기요금을 적용받게 된다"며 "향후 저온저장고 사용을 비롯한 농사용 전력 적용에 대한 명확한 기준에 대해 고객 혼란의 소지가 없도록 안내문 발송, 계도기간 운영 등을 통해 적극적으로 안내하겠다"고 밝힌 바 있다.김종찬기자 jck41511@mdilbo.com
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