한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 정동영 교수 연구팀이 수전해 장치의 촉매 수명을 예측할 수 있는 평가 지표를 처음으로 개발했다고 21일 밝혔다. 수전해 장치는 물을 전기분해 해 수소를 분리하는 장치이다. 태양력·풍력 등 재생에너지를 활용해 수전해 방식으로 만들어내는 그린 수소는 생산 과정에서 탄소를 배출하지 않아 청정 연료로 불린다. 다만 간헐성과 불안정성이 높은 재생에너지 특성상 발전량이 불규칙해 수전해 장치의 부하 변동이 잦고 정지 상태가 빈번하게 일어난다는 한계가 있다. 촉매 수명 평가를 통해 안정성을 높이려는 연구가 시도되고 있지만, 실제 운전 환경을 충분히 반영하지 못했다. 연구팀은 재생에너지 연계 수전해 시스템의 실질적인 운전 환경을 반영하기 위해 고부하와 저부하가 반복되는 조건을 설정, 시스템 정지·저부하 구간에서 발생하는 촉매 열화(성능 저하) 현상을 규명했다. 이어 수전해 장비가 반복적으로 작동·정지하는 과정에서 일어나는 열화 정도를 정량적으로 평가할 수 있는 지표인 ‘운영 안정성 지수’를 제안했다. 이 지수가 100%면 부하 변동 중에도 촉매가 전혀 손상되지 않는다는 뜻이고, 99%면 매번 시스템이 꺼질 때마다 1%씩 촉매가 손상
헬로티 이동재 기자 | 한국에너지기술연구원 수소연구단 조현석 박사 연구진이 재생에너지의 급격한 부하변동에도 성능 저하 없이 안정적으로 수소를 생산할 수 있는 실마리를 찾았다. 연구진은 재생에너지의 간헐성으로 수전해 전극이 산화되는 것을 막기 위해 반응성이 더 큰 물질을 첨가하는 방식으로 내구성을 향상시키는 기술을 찾아내고 원리를 규명하는데 성공했다. 물을 전기분해해 수소를 만드는 수전해 장치는 수소가 발생하는 음극, 산소가 생기는 양극이 있고, 양쪽 전극 사이에 단락이 생기지 않게 분리막을 넣어 이온을 전달하게 된다. 이렇게 구성된 상황에서 양쪽 전극에 전기를 인가하면 전기화학적 반응을 통해 수소와 산소가 각각 발생된다. 수전해 반응은 전극 표면에서 발생해 전극의 활성도가 수소 생산 효율에 크게 영향을 미친다. 알칼라인 수전해 장치는 대부분 니켈, 코발트, 철 등 상대적으로 저렴한 전이 금속을 바탕으로 한 전극을 이용하고 있으며 최근에는 인, 황, 붕소 등의 비금속 원소를 전이금속 전극 소재에 결합해 수소발생 활성도를 크게 향상시키기 위한 연구들이 진행되고 있다. 일반적인 수전해 연구에서는 일정한 작동 조건에서 활동성과 내구성을 향상시키기 위한 연구에 초점을
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