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. 1땅주인 허락 없이 덱 깔았다가…5500만 원 날린 부산 서구
  2. 2충장대로 여전히 교통지옥…지하차도 완공 지연 ‘부글부글’
  3. 3가덕신공항 10조대 공사 수주 물밑작전
  4. 4암세포 얼려 죽이는 ‘냉동제거술’…91세 어르신도 간암 치료 성공
  5. 5부산시 ‘고도제한 완화’ 방침에 원도심 지자체 들썩
  6. 64성급도 몰려온다…올여름 해운대 ‘호텔대전’
  7. 7부산시 부금고 경쟁…시중은행 막강 자금력에 농협 백기?
  8. 8손흥민 마지막 경기서 통산 3번째 ‘10골 10도움’ 금자탑
  9. 9매일 배아프다는 아이, 꾀병·배탈 속단 말고 정밀진단을
  10. 10與 차기 부산시당위원장 후보군, 정동만·이성권으로 압축
  1. 1與 차기 부산시당위원장 후보군, 정동만·이성권으로 압축
  2. 2제주도로…울릉도·독도로…부산시의회는 ‘국내 연수중’
  3. 3국힘 황우여 비대위원장, 김진표·이재명 잇단 예방 “여야가 형제처럼 만나자”
  4. 4尹, PK 당선인에 "부산대병원 7000억 원 신속 지원" 약속 재확인
  5. 5한 총리 채상병 특검법에 "의결 과정, 내용에 많은 문제점"
  6. 6“부산현안 골든타임…정교한 입법전략을”
  7. 7“지방 살릴 부산허브법·산업은행법…여야 합심 처리 기대”
  8. 8“지방시대 정책속도 기대 못 미쳐…조세권 과감한 이양을”
  9. 9“기회발전·교육 특구 성공하려면…강남 중심 사고 틀 깨야”
  10. 10“당정, 가덕 거점항공사 신속한 결정을”
  1. 1가덕신공항 10조대 공사 수주 물밑작전
  2. 24성급도 몰려온다…올여름 해운대 ‘호텔대전’
  3. 3부산시 부금고 경쟁…시중은행 막강 자금력에 농협 백기?
  4. 4바이오의약품 연구 IDC사옥 9월 개소
  5. 5부산시민단체 성명서 “내년 출범 대체거래소 거래 품목 확대 반대”
  6. 6숙박세일 페스타 예약 할인…부산 오면 최대 5만 원 혜택
  7. 7지역社 20곳·300억 이상씩 허용…‘하도급 낙수효과’ 과제
  8. 8부산시, 부산에 선박 전자기 인증센터 200억 투입 2028년 완공
  9. 9주식공매도 재개하나, 안 하나…금감원·대통령실 엇박자
  10. 105월 1~20일 수출 1.5% 증가…무역수지 3억 달러 적자(종합)
  1. 1땅주인 허락 없이 덱 깔았다가…5500만 원 날린 부산 서구
  2. 2충장대로 여전히 교통지옥…지하차도 완공 지연 ‘부글부글’
  3. 3부산시 ‘고도제한 완화’ 방침에 원도심 지자체 들썩
  4. 4전국 태권도대회 출전했던 부산 여고생 선수 의식불명
  5. 5양산서 대학생 몰던 오토바이 사고…운전자 숨져
  6. 6“유흥 즐기며 활보”…거제 데이트 폭력 男 구속
  7. 7노동부, 조선소 대상 긴급 안전교육
  8. 8카톡 또 오류
  9. 9[눈높이 사설] 개발·보전 두 바퀴로 가야 할 낙동강협의회 구상
  10. 10[신통이의 신문 읽기] 라면·치킨에 삼계탕까지…K-푸드의 영토 확장
  1. 1손흥민 마지막 경기서 통산 3번째 ‘10골 10도움’ 금자탑
  2. 2축구대표 감독 이번에도 임시…김도훈 전 울산감독 선임
  3. 3맨시티 프리미어리그 사상 첫 4연속 우승
  4. 4내년 부산 전국체전 10월 17일 개막 7일간 열전
  5. 5코르다 LPGA 독식, 벌써 시즌 6승
  6. 6414일 만에 1군 복귀 롯데 이민석, 4회 교체 아쉬움
  7. 7이마나가, ML 마운드 새 역사…9경기 무패 평균자책점 0.84
  8. 8레버쿠젠, 무패 우승 ‘트레블’ 신화 도전
  9. 9올림픽 출전 앞둔 태권도 김유진, 亞선수권 3년 만에 ‘금빛 발차기’
  10. 10‘감동 드라마’ 파리 패럴림픽 D-100…韓, 보치아·사격 등 5개 종목 정조준
우리은행
아하! 어린이 금융상식
물건 만들고 일자리 창출…우리 삶 윤택하게 만들어요
2024 해양수산 전략리포트
“어촌형 기회발전특구, 부산은 신항 남측 배후부지가 적합”
  • 국제크루즈아카데미
  • 유콘서트
걷고 싶은 부산 그린워킹 홈페이지
국제신문 대관안내
스토리 박스