국내 연구진이 수소경제 활성화의 핵심 기술이라는 평가를 받는 저비용 고효율 수소 생산 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 한종희(사진)·조영석 수소·연료전지연구단 박사팀이 고가의 귀금속 사용을 최소화했지만 기존 대비 5배 이상 높은 수소 투과율을 보이는 복합 분리막을 개발했다고 13일 밝혔다. 새로운 분리막을 통해 정제한 수소는 99.999% 이상의 고순도 수소로, 수소전기차에도 바로 사용할 수 있다.
KIST 연구진은 금속 복합 분리막 실험 과정에서 기존 시버트의 법칙(금속 층의 수소 원자 확산 이론. 금속 분리막의 수소 투과 현상을 이해하는 법칙으로 활용된다)으로 설명하기 어려운 탄탈럼(Ta)·니오븀(Nb)·바나듐(V) 등 수소 투과 특성을 발견해 학계 최초로 재규명했다.
한국은 연초 대대적인 수소경제 활성화 로드맵을 발표하고 관련 원천기술 확보를 진행 중이다. 정부는 연간 2000대 수준인 수소전기차 보급량을 2040년 620만대로 늘린다. 수소 생산량은 526만톤 규모에 달할 예정이다.
특히, 수소전기차용 고순도 수소 생산 기술은 향후 수소경제 활성화 로드맵 실현의 중요한 열쇠가 될 예정이다. 현재 전 세계 수소 공급량 중 90% 이상은 천연가스 등을 고온의 수증기로 열분해하는 방식으로 얻는다.
KIST 연구진이 개발한 분리막을 활용하면 비용 절약과 함께 효율적인 고순도 수소 생산이 가능하다. KIST 측은 에너지 투입량이 기존 흡착 기반 공정 대비 절반 이하라고 설명했다.
조영석 박사는 "연구팀이 제시한 수소 투과 모델과 분리막 실험 결과가 금속 복합 분리막의 투과 특성을 새롭게 이해하는 데 도움이 되기를 바란다"고 말했고, 한종희 박사는 "국내 연구진이 개발한 수소 정제 원천기술이 기존 수소 정제 공정의 효율성 개선과 수소 가격 저감에 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.
한종희·조영석 박사의 연구 결과는 본 연구는 세계적 소재 분야 학술지 ‘멤브레인 사이언스 저널’ 최신호에 게재됐다.