[더테크=조재호 기자] 국내 연구진이 그린 수소를 생산하는 수전해 기술의 상용화 관련 난제 중 하나를 해결할 핵심 기술을 개발했다.

한국재료연구원은 19일 최승목 박사 연구팀이 음이온교환막 수전해의 핵심 푸품인 전극을 원료물질에서 바로 양산 가능한 수준으로 만드는 ‘원스텝 전극 제조 공정’을 국내에서 처음 개발하고 사용 수준의 음이온 교환막 수전해 스택에 적용하는데 성공했다고 밝혔다.

이번 기술은 ‘원스탭 열간 압착 공정’으로 원료물질인 코발트 수산화물을 촉매인 코발트 산화물로 변화하면서 고균일 촉매층을 형성하는 기술이다.

기존 공정인 수산화물-산화물-분쇄-분산-코팅-건조의 복잡한 단계를 한 번의 코팅으로 대체한다. 이는 기존 대비 60% 수준이며 동시에 균일한 촉매층을 형성할 수 있다. 또한 수소 발생 효율과 연속 운전에서 성능 감소율도 크게 개선했다.

연구팀은 전극 제조 공정의 최적화를 위해 온도와 압력을 세밀하게 조정해 10나노미터 크기의 균일한 산화물 입자로 구성된 촉매층을 제조했다. 이어 개발된 전극을 상용 수준의 수전해 셀에서 안정성과 성능을 확인했는데 안정적인 음이온교환막 수전해를 개발할 수 있음을 확인했다.

수전해를 통해 생산될 그린 수소는 2030년까지 1100만톤, 69기가와트로 예상된다. 국내에서는 2024년 MW급 음이온교환막 수전해 시스템 실증을 위한 기술 개발을 추진하고 있다. 이번 기술 개발을 통해 양산 가능한 전극 제조 공정 원천기술을 확보해 글로벌 우위를 점하고 수전해 기술 국산화 및 해외 수전해 시장 선점이 가능할 것으로 보인다.

연구책임자인 최승목 책임연구원은 “높은 공정 신뢰성을 지닌 공정을 개발해 수전해 관련 난제 중 하나를 해결했다”며 “이번 기술이 적용되면 음이온교환막 수전해의 대량 양산이 가능할 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구성과는 어플라이드 에너지에 6월 5일자로 게재 승인됐다. 향후 연구팀은 전류밀로 증가를 통한 수소생산량 증대, 수명 개선, 소재 및 부품 공정 양산화 기술 및 스택 운전 기술 개발들 AEM 수전해 상용화를 위한 후속 연구를 진행하고 있다.