[위기를 기회로, 스마트에너지 시대] 한국전력, ‘블루수소’ 생산의 핵심기술인 금속 소재 개발

한국전력공사

한전은 CO2 포집·수소정제설비가 필요 없는 블루수소 생산의 핵심기술인 금속 소재를 개발했다. 사진은 블루수소 생산기술용 금속 소재 원리(위)와 블루수소 생산시스템. [사진 한전]

한전은 이산화탄소(CO2) 포집 및 수소정제설비가 필요 없는 블루수소 생산의 핵심기술인 금속 소재를 개발했다고 밝혔다.

한전은 전력연구원에서 2020년부터 올 6월까지 한국중부발전(주)과 함께 ‘산화·환원 소재를 이용한 연료전지 발전용 블루수소 생산기술 개발’ 과제를 수행했다. 블루수소는 석탄, 천연가스 등과 같은 화석연료를 이용해 수소를 생산하기 때문에 생산과정에서 CO2가 발생한다. 그러나 발생한 CO2를 포집해 산업, 농업 등에 활용하거나 땅속에 저장해 대기 중에 배출하지 않기 때문에 청정수소로 분류된다.

일반적인 블루수소 생산기술은 그레이수소(화석연료를 이용해 생산한 수소) 생산공정에 CO2 포집기술을 적용하는 것으로, 현재 전 세계에서 약 8개의 블루수소 생산 플랜트가 운영되고 있다. 그러나 블루수소의 생산비용은 그레이수소보다 1.5배 높고, 포집된 CO2의 처리 문제로 인해 확대 보급되지 못하는 실정이다.

이번에 두 기관의 협력으로 개발된 금속 소재는 많은 에너지와 비용이 소요되는 수소정제설비와 CO2 포집설비 없이 고순도의 수소와 CO2를 분리해 생산할 수 있다. 이 금속 소재는 증기와의 산화반응을 통해 고순도 수소를 생산하고 화석연료와의 환원반응으로 CO2를 생산하는 원리를 이용한 것이다. 반복적인 산화환원반응(레독스)을 바탕으로 블루수소를 생산하는 기술이다.

한전은 해당 금속 소재의 블루수소 생산성능에 대한 평가를 진행했다. 그 결과 유럽연합 프로젝트에서 개발한 소재와 비교해 약 1.4배의 생산성능을 확인할 수 있는 시험성적서를 발급받았다. 또 장기내구성 성능시험에서 블루수소 생산에 이 금속 소재를 적용한 결과, 6개월 이상 연속사용에 성공한 것으로 나타났다. 여기서 생산성능이란 산화환원소재의 단위 질량당 생산할 수 있는 수소의 양을 측정한 값을 말한다.

현재 이 금속 소재는 한전 전력연구원에 있는 20kW(킬로와트)급 블루수소 생산시스템에 적용돼 블루수소 생산성능시험을 진행 중이다. 향후 한전 전력연구원은 발전사와 협력해 ‘산화환원소재를 이용한 1MW(메가와트) 블루수소 생산시스템 개발’을 추진할 계획이다. 또 수소융합얼라이언스와 협력해 차세대 블루수소 생산기술의 핵심소재에 대한 국제표준 개발에도 착수했다.

한전 관계자는 “두 기관이 함께 개발한 금속 소재를 활용하면 복잡한 시스템으로 구성된 기존의 수소생산공정을 획기적으로 축소해 블루수소의 생산비용을 큰 폭으로 줄일 수 있다”며 “이를 통해 전력에너지산업의 탄소중립 달성에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

박지원 중앙일보M&P 기자〈park.jiwon5@joongang.co.kr〉