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오피니언임희천의 수소이야기
[임희천의 수소이야기(17)]안전한 수전해장치
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승인 2019.07.02  21:36:09
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▲ 임희천 수소지식그룹 컨설팅Lab소장, 수소산업협회 기술부회장

수소를 에너지로하는 에너지시스템에서 가장 중요한 수소생산 방법은 재생에너지원으로부터 얻을 수 있는 수소인 그린 수소이다. 재생에너지에서 발전된 전기를 사용하여 물 분자를 수소분자와 산소분자로 분리하여 수소를 얻는 방법이다. 이와 같은 방법은 아주 오래된 기술로서 1801년 영국에서 물에 전기를 인가하여 수소를 얻는 방법을 알아냈고, 여기에 기인하여 이를 Electrolysis(수전해)라고 명명했다.

재생에너지로부터의 수소는 재생에너지가 갖는 간헐적 특성에서 나오는 잉여전력을 활용하여 얻을 수 있다. 2030년 20%의 재생에너지 전력이 계통에 보급되는 경우 10% 정도가 잉여전력으로 남을 것으로 예측하고(에너지연구원 보고) 이때 생산 가능한 수소 양은 연간 50만t 정도로 수송용 소요 1 만t(자동차 5만 대분)을 넘어서는 양이 될 수 있다.

이처럼 그린수소 잠재적 생산량이 많다. 그러나 그린수소를 생산하는 생산기술이 따라가 주어야만 우리가 원하는 수소를 얻을 수 있다. 수전해 기술은 100년이 넘었지만 아직 충분한 양의 수소를 생산할 수 있는 대규모 생산 설비나 높은 생산효율를 가지고 있지 못하다. 또한, 부하가 많이 변하는 상태에서 수소와 산소를 분리막에서 안전하게 분리하는 기술도 확보되어야만 한다. 많은 노력을 통하여 ㎿급 설비가 보급되고 있고, 수전해 효율도 85% 정도까지 올라서고 있어 충분한 노력이 이루어진다면 수전해는 수소 생산의 중요한 위치를 차지할 것으로 기대되고 있다.

수전해 방식은 지금까지 알카라인 수전해가 대부분이었으나, 전류를 받아들이는 영역이 넓고, 효율이 좋은 고분자전해질, 고체산화물 수전해의 개발이 본격화돼 효율 향상이 기대되고 있다. 그러나 수전해장치에서 가장 중요한 부분은 분리판이다. 수소와 산소가 각각 분리되어 생산되더라도 기기 내에서 혼합되지 않도록 하는 것이 아주 중요하다. 특히 부하의 변동에 대한 내구성은 아주 중요하다.

그린 수소는 수소사회의 가장 중요한 요소이고, 수전해 기술은 연료전지, 수소저장과 함께 수소사회로 가는 가장 중요한 기술이다. 이들 기술을 상용화 실용화하는 노력과 안전한 기술로 수소사회를 만드는 노력이 필요하다. 임희천 수소지식그룹 컨설팅Lab소장, 수소산업협회 기술부회장

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