2
부산메디클럽

부울경…수소 메가블록으로 <8> 수소에너지 R&D산실-울산과학기술원

저비용 고효율 ‘그린수소’ 상용화 위해 新촉매제 개발 박차

  • 방종근 기자 jgbang@kookje.co.kr
  •  |   입력 : 2021-10-26 19:56:58
  •  |   본지 6면
  • 글자 크기 
  • 글씨 크게
  • 글씨 작게
- 풍력 등 이용한 ‘수전해’ 방식
- 그레이수소·블루수소와 달리
- 탄소 등 공해물질 배출량 적어

- 암모니아 활용한 저장체 연구
- 활성화 땐 저비용에 안전 이송
- 백금 등 고가의 촉매 대체할
- 코발트 기반 기술 구현 속도
- 수소 생산 단가 절감 효과 기대

울산이 정부의 수소 에너지산업 육성 정책의 중심에 있는 것은 국내 최고의 전 주기적 인프라를 갖추고 있기 때문이다. 울산은 현재 수소 에너지 산업과 관련된 연구개발(R&D)과 생산 소비 등 모든 분야에서 선도하거나 우위에 있다. 특히 이 가운데 수소 에너지 연구개발 분야는 개념 설계에서부터 실증까지 가능한 원스톱 환경과 기반을 갖췄다. 미래 수소 기반 사회로 가는 연구개발의 중심에 서 있는 곳이 UNIST(울산과학기술원)다.
   
UNIST 에너지화학공학과 이재성(가운데) 교수팀이 광전극을 물에 담그고 햇빛을 비추면 전극 표면에서 물이 분해되면서 수소가 생산되는 과정을 시연하고 있다. UNIST 제공
■그린 수소로 움직이는 세상을 꿈꾸는 곳

UNIST가 꿈꾸는 미래는 그린(Green) 수소가 보편적 에너지로 사용되는 세상이다. 우리는 일반적으로 수소가 오염물질 배출이 전혀 없는 궁극의 친환경 에너지원으로 알고 있다. 하지만 실상은 그렇지 않다. 수소가 에너지로 변환되는 과정에서 이산화탄소 등 상당량의 오염물질을 배출한다. 석유화학 공정에서 부수적으로 얻는 부생수소와 천연가스를 고압으로 분해해 만드는 개질(改質) 수소 등 ‘그레이 수소’가 대표적이다. 석탄을 태워 수소를 생산하는 ‘브라운 수소’와 이런 개질 과정에서 이산화탄소를 포집해 얻는 ‘블루 수소’ 등도 포함된다.

이에 비해 그린 수소는 탄소 같은 공해 물질을 거의 배출하지 않는다. 태양이나 풍력 등 친환경 재생 에너지를 활용해 물을 전기·화학적으로 분리해 수소를 만드는 ‘수전해(Water electrolysis)’ 방식을 쓰기 때문이다. 관건은 낮은 에너지 효율과 분해 과정에 막대한 전기가 소모된다는 점이다. 수소 전기를 얻기 위해 전기를 공급해야 하고, 그 전기를 생산할 발전시설이 필요한 역설과 모순이 상존한다. 높은 초기 시설 비용도 문제로 지적된다. 촉매제로 백금과 같은 고가의 금속이 필수라는 점도 그린 수소 상용화의 걸림돌이다.

UNIST는 그린 수소의 이런 태생적 한계를 극복하는 데 연구개발 역량을 집중한다. 더욱 효율적이고 저렴한 비용으로 그린 수소를 생산하기 위해 방식의 단순화 다양화 그리고 효율성의 고도화 등을 다각도로 연구한다. 그 가운데서도 저가지만 전기분해 능력은 뛰어난 대체 촉매물질을 개발하는 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 아울러 생산된 수소를 더욱 경제적이면서도 안전하게 저장 이송 활용하는 방안의 연구와 실증화에도 속도를 낸다.

■실증화 단계의 연구·개발 성과물

UNIST의 수소 에너지 관련 연구는 공과대학 에너지화학공학과를 중심으로 진행된다. 이 학과 연구진의 연구 실적을 보면 그린 수소가 결코 꿈이 아닌 보편적 에너지로서의 위치를 점할 날이 머지않았음을 직감하게 한다. 이 학과에서는 현재 암모니아를 그린 수소 저장체로 활용할 수 있는 기술을 연구 중이다. 이 기술이 현실화하면 낮은 가격으로 수소를 안전하게 저장할 수 있다. 이산화탄소의 자발적인 전기화학적 전환 반응을 통해 수소와 탄산염, 전기를 동시에 생산하는 연구도 하고 있다. 또 분리막 없이 제조과정을 단순화한 ‘멤브레인 프리(Membrane-free) 수계금속 이산화탄소 시스템’을 개발했다. 이 시스템은 온실가스인 이산화탄소를 활용해 고순도 수소와 전기를 지속해서 생산할 수 있다는 점에서 효율적이다.

수전해 효율을 높일 수 있는 ‘금속 유기물 복합체 촉매’도 개발했다. 이 기술은 수전해 기술의 병목 현상으로 지목되는 산소 발생 반응을 촉진해 전체 반응 효율을 높일 수 있다. 촉매제 표면에 미세구멍이 다량 존재하는 고분자 젤을 수전해용 전극에 코팅해 수소 생산 효율을 5배 정도 높이는 기술을 개발했다.

과산화수소의 전기화학 반응을 통해 기존 수전해 방식보다 수소 생산 단가를 절감할 수 있는 코발트 기반 촉매도 개발 중이다. 신현석 교수는 영국 케임브리지대와 공동 연구로 합성이 어려운 전이금속 칼코젠화물을 이황화나이오븀과 합성해 100배 이상의 전류밀도를 지니는 새로운 구조의 촉매를 구현했다. 이 촉매를 이용하면 백금 촉매와 비슷한 수준의 수소 생산량에 도달, 상용화에 도움을 줄 것으로 기대된다. 페로브스카이트 구조의 물질을 합성해 자외선을 통해 기존 광촉매보다 뛰어난 양자 효율을 얻는 성과를 낸 이재성 교수는 최근 태양광 전환 수율이 3%인 산화물 광촉매를 개발했다. 현재 나노 복합재 형태의 산화물 광촉매 및 복합 광촉매를 개발하는 연구에 주력하고 있다.

이용훈 UNIST 총장은 “우리 대학이 집중적으로 연구하는 수소의 생산 유통 활용 방안과 산업 생태계 조성 등 전 주기적 연구는 ‘수소 선도도시 울산’의 두뇌이자 견인차 구실을 한다”며 “나아가 이는 탄소 중립이라는 거대한 명제를 실현하는 초석이 될 것”이라고 말했다.
   

방종근 기자 jgbang@kookje.co.kr
ⓒ국제신문(www.kookje.co.kr), 무단 전재 및 재배포 금지
국제신문 뉴스레터
국제신문 네이버 뉴스스탠드 구독하기
국제신문 네이버 구독하기
뭐라노 뉴스

 많이 본 뉴스RSS

  1. 1국감 출석 거부한 지광(국제신문 대주주)에 국회 ‘동행명령’(종합)
  2. 2롯데 자이언츠 신임 감독 이동욱·단장 이택근(종합)
  3. 3가덕 공사비 2000억 증액 목표…市 ‘국비확보’ 국회 상주반 가동
  4. 4자갈치축제에 늘어선 바비큐·통닭…취지 두고 갑론을박
  5. 5[국제칼럼] 부캉이에게 부끄러운 북항 재개발 민낯
  6. 6양산도시철 시운전에 소음 민원 빗발…방음터널 설치 요구
  7. 7올해 딱 한 번 지고 66번 이겼다
  8. 8관객 춤췄다고 영업정지 ‘오방가르드’ 두 달만에 재개장(종합)
  9. 9“인구 급증 강서, 교통혁신 필수…생곡소각장 대체부지 검토 건의”
  10. 10갈맷길 36코스로 전면 개편
  1. 1국감 출석 거부한 지광(국제신문 대주주)에 국회 ‘동행명령’(종합)
  2. 2시설공단 이사장 후보 자진사퇴…田 인사 첫 낙마
  3. 3중수청장 “한동훈 딸 의혹 규명 필요”(종합)
  4. 4北 ‘지뢰 폭발은 韓 자작극’ 유엔 안보리 의장에게 서한…이사국들 회람
  5. 5지광, 국감 출석 거부…“해결의지 있다면서 책임 회피”(종합)
  6. 6주진우 "김혜경, 유명 프로골퍼와 황제골프" 민주 "황당무계 소설" (종합)
  7. 72심 무죄 오세훈, 장동혁·한동훈과 보수 재편 주도권 경쟁(종합)
  8. 8‘YS 영원한 오른팔’ 최형우 전 장관 별세…향년 91세(종합)
  9. 9전재수 "지광 스님에게 국제신문 정상화 촉구 서한문 보낼 것"
  10. 10막판까지 조희대·김현지 정국…쇼츠 경쟁 오명도
  1. 1부산경실련 “산은 이전 없다는 금융위원장 발언 유감”
  2. 2전기료 밀린 홈플러스…한전 ‘단전 예고’(종합)
  3. 3음악 들으며 북항친수공원 걸어요
  4. 4부산 온 세계 해사인 “안전·친환경 실천”
  5. 5“관광수익 주민에 환원해야 지역활력”…글로벌 20개 도시 리더들 한목소리
  6. 6BNK금융 3분기 누적순익, 작년보다 19% 감소
  7. 7[한 손 뉴스] S/W 실행 환경 ‘Node.js’, 서버 해킹 보안 취약 경고
  8. 8국내 위성기술로 인니 해양환경 관리역량 키운다
  9. 9국민은행 해킹 정보유출 119명→2210명 확대(종합)
  10. 10부산신보 ‘민생안심 협약보증’ 한 달 만에 1000억 돌파
  1. 1가덕 공사비 2000억 증액 목표…市 ‘국비확보’ 국회 상주반 가동
  2. 2자갈치축제에 늘어선 바비큐·통닭…취지 두고 갑론을박
  3. 3양산도시철 시운전에 소음 민원 빗발…방음터널 설치 요구
  4. 4관객 춤췄다고 영업정지 ‘오방가르드’ 두 달만에 재개장(종합)
  5. 5“인구 급증 강서, 교통혁신 필수…생곡소각장 대체부지 검토 건의”
  6. 6갈맷길 36코스로 전면 개편
  7. 7지광, 신문을 사업 수단화…380억 땅 있으면서 102억 체불
  8. 8日 주 20시간法 만들자 알바앱 급성장…편법 단기고용 판쳐
  9. 9철새도래지 길냥이 급식소 분쟁, 항소심도 “추가 설치 불허 적법”(종합)
  10. 10시민단체 ‘국제신문 지키기’ 연대 나섰다…부울경 넘어 수도권 언론도 조명
  1. 1롯데 자이언츠 신임 감독 이동욱·단장 이택근(종합)
  2. 2올해 딱 한 번 지고 66번 이겼다
  3. 3똑똑한 ‘데이터 야구’와 수비 강화…개혁의 칼 뽑은 롯데
  4. 4차준환 계보 잇는 피겨 왕자 서민규
  5. 5[뭐라노] 데이터 기반 똑똑한 야구·수비강화…롯데의 ‘새판 짜기’
  6. 6[뭐라노] 아직도 '그들만의 체전'?
  7. 7김태형 결국 롯데 떠난다…구단 늑장대처 도마
  8. 8롯데자이언츠 새 사령탑 ‘NC 우승 감독’ 이동욱…단장에는 이택근 선임
  9. 9‘올림픽 3연패 주역·AG 金6’ 펜싱 구본길 칼 내려놓다
  10. 10불가능을 가능케…亞패러게임 5위
우리은행
부산·경남 해상풍력 과제
해상풍력 육성, 정부·동남권 공조가 ‘키’
부산기UP! Grade
선박 배기가스 저감·밸브제어로 두각…AI 관제 신사업으로 영토 확장
  • 국제신문 골프대회
  • 맘편한 부산
  • 부산국제마라톤
  • BNK생명나눔챌린지
  • 유콘서트
걷고 싶은 부산 그린워킹 홈페이지
국제신문 대관안내