KETI, 차세대 수전해용 핵심 부품 개발…수소 기술 자립 가속화

니켈 기반 1500㎠ 이상 대면적 다공성 확산체 제조 기술 확보

한국전자기술연구원(KETI) 신재생에너지연구센터 개발 차세대 다공성 확산체 사진.ⓒKETI

국내 연구진이 청정에너지로 주목받는 '그린수소'를 기존보다 훨씬 높은 효율로 생산할 수 있는 차세대 부품을 개발했다.

한국전자기술연구원(KETI)은 그린수소 생산의 핵심 부품인 '니켈(Ni) 기반 차세대 다공성 확산체'를 개발하고 이를 1500㎠ 이상으로 대형화하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.

다공성 확산체는 그린수소를 생산하는 수전해 부품 중 하나로 촉매, 분리막 및 분리판과 함께 수전해의 핵심 부품으로 알려져 있다.

KETI 신재생에너지연구센터가 이번에 개발한 다공성 확산체는 알칼라인 환경에서 구동하는 알칼라인 수전해(AWE)와 음이온교환막(AEM) 수전해용 부품이다.

기존의 알칼라인 수전해와 음이온교환막 수전해에는400-500㎛의 기공으로 된 스펀지 구조의 니켈 폼(Foam)이 주로 사용됐는데 이는 수전해의 이론적인 최적 기공 거리인 10-20㎛에 못 미친다.

연구진은 니켈 파우더를 소결해 제작하는 파우더 소결법을 이용해 기공크기가 10-20㎛인 다공성 확산체를 제작했다. 이는 생성된 수소와 산소 기체를 원활히 배출할 뿐만 아니라 작은 기공으로 강화된 모세관 현상을 통해 기포가 빠져나간 공간에 물을 빠르게 채워 넣게 돼 높은 수전해 효율을 지닌다.

특히 연구진은 제로갭 구조의 수전해 셀을 제작해 성능을 실험한 결과 이번에 개발한 부품의 수전해 성능이 기존에 사용되던 기공률 95%와 98%의 니켈 폼 대비 약 24%, 59%가 높다고 소개했다.

또한 KETI는 국내 다공성 확산체 분야의 최대 제조사인 엘티메탈과 공동연구를 통해 이번에 개발한 다공성 확산체를 상용화 조건으로 요구되는 1500㎠ 이상으로 대면적화하는 데에도 성공했다.

이번 연구를 이끈 임현수 KETI 신재생에너지연구센터장은 "기술 개발 초기부터 성능뿐만 아니라 상용화까지 고려하여 연구를 진행해 상용화 가능 수준까지 달성했다"며 "시장이 열리면 바로 제품화가 이뤄지도록 가격 저감 기술과 제품 신뢰성을 확보해 나갈 계획"이라고 밝혔다.

한편 연구는 한국연구재단 그린수소기술자립프로젝트의 지원으로 수행됐다.