국내 연구진이 그린수소 생산 효율을 높인 차세대 수전해 핵심 부품 개발에 성공했다. 기존 부품의 구조적 한계를 파우더 소결 방식으로 극복하고, 상용화에 요구되는 대면적 제조 기술까지 확보했다는 점에서 수소 기술 자립에 기여할 성과로 평가된다.

한국전자기술연구원(KETI) 신재생에너지연구센터는 니켈(Ni) 기반 다공성 확산체(Porous Transport Layer)를 개발하고 이를 1,500cm² 이상 대면적으로 제조하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단 그린수소기술자립프로젝트의 지원으로 수행됐으며, 국내 다공성 확산체 분야 제조사인 엘티메탈과의 공동연구를 통해 대면적화를 달성했다.

기존 알칼라인 수전해(AWE) 및 음이온교환막(AEM) 수전해에는 400~500μm 기공의 스펀지 구조 니켈 폼(Foam)이 주로 쓰였다.

이는 수전해 이론적 최적 기공 크기인 10~20μm에 크게 못 미치는 수준이다.

연구진은 니켈 파우더 소결법을 적용해 기공 크기를 10~20μm로 줄인 다공성 확산체를 제작했다.

좁아진 기공은 모세관 현상을 강화해 기포가 빠져나간 공간에 물을 신속히 공급하고, 생성된 수소·산소 기체를 원활히 배출하는 구조를 형성한다고 연구팀은 설명했다.

제로갭(Zero-gap) 구조의 수전해 셀을 이용한 성능 실험에서는 기존 기공률 95% 및 98%의 니켈 폼 대비 수전해 성능이 각각 약 24%, 59% 높은 것으로 확인됐다.

이번 연구를 이끈 임현수 KETI 신재생에너지연구센터장은 “기술 개발 초기부터 성능뿐만 아니라 상용화까지 고려해 연구를 진행해 상용화 가능 수준까지 달성했다”라며 “시장이 열리면 바로 제품화가 이뤄지도록 가격 저감 기술 및 제품 신뢰성을 확보해 나갈 계획”이라고 밝혔다.