화재 위험 없는 자가발전형 수소 생산 시스템 개발

(내외방송=이지현 기자) 카이스트 연구진이 현재 사용되는 그린 수소 생산의 한계를 극복하는 새로운 수소 생산 시스템을 개발해, 화재 위험을 차단하고 안정적인 수소 생산이 가능할 것으로 예상된다고 오늘(22일) 밝혔다.

수소(H2)는 기존 화석연료 대비 3배 이상 높은 에너지 밀도로 청정 에너지 연료로 주목받지만, 현재 수소 생산 방식의 대부분은 이산화탄소(CO2)를 배출하는 문제가 있다.

이산화탄소 문제를 해결한 그린 수소 생산은 태양전지, 풍력 등 신재생에너지를 동력원으로 물을 분해해 수소 생산이 가능하나, 온도나 날씨 등에 영향을 받아 불규칙한 발전량에 따른 낮은 물 분해 효율을 보인다.

이를 극복하기 위해 물 분해를 통한 수소 생산에 충분한 전압(1.23V 이상)을 방출할 수 있는 공기전지가 동력원으로 주목받고 있다. 

하지만 충분한 용량 구현을 위해 귀금속 촉매를 사용해야 하고, 장시간 충·방전시 촉매 소재의 성능이 급격히 저하되는 한계가 있다. 

환경 문제가 심화되고 있는 가운데 이산화탄소를 배출하지 않는 그린 수소 생산의 한계점을 해결하려면 물 분해 반응에 효과적인 촉매와 반복적인 아연-공기전지 전극의 충·방전 반응(산소 환원, 산소 발생)에 안정적인 물질의 개발이 필수적이다.

이를 위해 개발한 새로운 수소 생산 시스템은 촉매물질을 통해 기존 배터리 대비 약 5배 높은 에너지밀도와 높은 출력 특성, 그리고 반복적인 충전 및 방전 조건에서도 장시간 안정적인 구동이 가능하다.

이는 수용성 전해질로 구동돼 화재의 위험으로부터 안전한 아녀-공기전지는 차세대 에너지 저장 장치로서 수전해 시스템과 연동시켜 수소 생산을 위한 친환경적인 방법으로 적용할 수 있을 것으로 기대된다.