대량생산 가능한 신형 촉매 개발 성공…그린수소 생산 시스템 박차
22일 한국동서발전(사장 박일준)는 울산과학기술원(UNIST)과 산학협력을 통해 온실가스인 이산화탄소(CO2)를 활용해 수소를 대량 생산할 수 있는 신형 촉매 개발에 성공했다고 밝혔다.
신형 촉매 개발은 동서발전이 UNIST 김건태 교수 연구팀과 협력해 지난해 6월부터 진행하고 있는 ‘발전소 배기가스 이산화탄소 활용 10㎾급 전력 및 수소생산 시스템 개발’ 과제의 일환이다. 이 연구개발은 발전소에서 발생하는 온실가스(CO2)를 원료로 하여 수소도 얻고 전기도 얻을 수 있는 10㎾급 수소생산시스템 개발을 목표로 하고 있다. 부가적으로 베이킹소다도 얻을 수 있어 일석삼조의 효과가 기대된다.
이 시스템은 이산화탄소가 물에 녹아 생기는 수소 이온이 전기화학적 반응으로 환원돼 전기 및 수소가 생성되는 원리를 활용한다. 이때 전기화학 반응이 용이하도록 촉매를 사용하는데 기존에는 백금 등 고가의 귀금속 계열 촉매가 활용되었다.
이번에 개발한 촉매는 이산화탄소가 포화된 전해질에서도 잘 작동하는 루테늄 금속과 다공성 탄소 지지체가 결합한 ‘루테늄 탄소 복합 촉매’로, 기존에 사용되는 백금 촉매만큼 수소 발생 활성도가 우수하고 1천 시간 구동에도 높은 안정성을 유지한다.
신형 촉매는 제조 공정이 간단해 대량으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 가격이 기존 백금 촉매의 10분의 1 수준으로 저렴하다.
동서발전 관계자는 “이번에 개발한 촉매를 활용하여 실험실 규모의 1㎾급 이산화탄소 활용 수소생산시스템을 제작하였다”며 “내년 초 당진화력 발전소에 10㎾ 전력 및 시간당 8천 리터의 수소 생산이 가능한 10㎾급 시스템을 설치하여 안정성 및 경제성을 검증할 계획”이라고 밝혔다.
이 관계자는 “현재 수소 생산은 천연가스를 활용해 수소를 추출하는 방식으로 이산화탄소가 필연적으로 발생하지만 동서발전이 개발하는 시스템은 온실가스를 줄이면서 수소 및 전기도 생산하는 세계 최초의 ‘그린수소’ 생산시스템”이라고 말했다.
한편 동서발전은 현재까지 개발된 수소생산시스템을 울산박물관 2층 ‘슬기로운 에너지 생활전’에 오는 7월 12일까지 전시하고 있으며, 아울러 같은 달 1일부터 일산 킨텍스에서 개막하는 ‘수소모빌리티+쇼’ 동서발전 부스에서도 확인할 수 있다.
동서발전은 정부의 수소경제 활성화 정책에 적극 부응하여 현대자동차와 공동으로 수소연료전지 발전시스템 국산화, 한국전력 등과 공동으로 재생에너지 활용 ‘수전해 시스템’(Power to Gas) 개발 등 수소 관련 R&D과제 5건을 진행하고 있다.