한전전력연구원·중부발전, 블루수소 생산용 금속소재 개발
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한전전력연구원·중부발전, 블루수소 생산용 금속소재 개발
  • 신동희 기자
  • 승인 2022.08.03 13:29
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CO2 포집·수소 정제설비 필요없는 차세대 첨단 생산기술
자체개발 금속소재 적용 20kW 생산검증 후 1MW 상용화
블루수소 생산기술용 금속소재 기술원리(상)와 20kW급 차세대 블루수소 생산시스템(하) 모습.   사진 = 한전 전력연구원
블루수소 생산기술용 금속소재 기술원리(상)와 20kW급 차세대 블루수소 생산시스템(하) 모습. 사진 = 한전 전력연구원

한전 전력연구원(원장 이중호)과 한국중부발전(주)은 CO2 포집 및 수소정제설비가 필요 없는 차세대 블루수소 생산의 핵심기술인 금속소재를 공동 개발에 성공했다.

전력연구원은 지난 2020년부터 올 6월까지 한국중부발전(주)과 함께 ‘산화·환원 소재를 이용한 연료전지 발전용 블루수소 생산기술 개발’ 과제를 수행해 왔다.

블루수소는 석탄, 천연가스 등과 같은 화석연료를 이용해 수소를 생산하기 때문에 생산과정에서 CO2가 발생할 수밖에 없다.

그러나 발생한 CO2를 포집해 산업, 농업 등에 활용하거나 땅속에 저장해 CO2를 대기 중에 배출하지 않기 때문에 청정수소로 분류되고 있다.

일반적인 블루수소 생산기술은 그레이수소(화석연료를 이용하여 생산한 수소) 생산공정에 CO2 포집기술을 적용하는 것으로, 현재 전 세계적으로 약 8개의 블루수소 생산 플랜트가 운영 중이다.

하지만 블루수소의 생산비용은 그레이수소의 1.5배로 높고, 포집된 CO2의 처리 문제로 인해 확대 보급되지 못하는 실정이다.

한전 전력연구원과 한국중부발전(주)의 협력을 통해 개발된 금속소재는 많은 에너지와 비용이 소요되는 수소 정제설비와 CO2의 포집설비 없이 고순도의 수소와 CO2를 분리하여 생산할 수 있다.

본 금속소재는 증기와의 산화반응을 통해 고순도 수소를 생산하고, 화석연료와의 환원반응을 통해 CO2를 생산하는 원리를 이용해 반복적인 산화환원반응(레독스, Reduction-Oxidation)을 바탕으로 블루수소를 생산하는 기술로 평가받고 있다.

전력연구원은 구미전자정보기술원을 통해 개발이 완료된 금속소재의 블루수소 생산성능에 대한 평가를 진행했다. 생산성능이란 산화환원소재의 단위질량 당 생산할 수 있는 수소의 양을 측정한 값을 말한다.

이를 통해 유럽연합 프로젝트에서 개발한 소재와 비교해 약 1.4배의 생산성능을 확인할 수 있는 시험성적서를 발급받았다.

또한 장기내구성 성능시험에서 블루수소 생산에 본 금속소재를 적용한 결과 6개월 이상 연속사용에 성공하여 높은 장기 내구성을 검증받았다.

개발된 금속소재는 현재 전력연구원에 있는 20kW급 블루수소 생산시스템에 적용돼 블루수소 생산성능시험을 진행하고 있다.

전력연구원은 향후 발전사와의 협력을 통해 ‘산화환원소재를 이용한 1MW 블루수소 생산시스템 개발’을 추진할 계획이다.

전력연구원 관계자는 “개발된 금속소재를 활용하면 복잡한 시스템으로 구성된 기존의 수소생산공정을 획기적으로 축소하여 블루수소의 생산비용을 큰 폭으로 줄일 수 있다”며, “이를 통해 전력에너지산업의 탄소중립 달성에 크게 기여할 것이다”라고 밝혔다.