음이온교환막 활용한 새로운 촉매층 제조기술 개발…이오노머 없애 계면저항 획기적 개선 그린수소 생산 기술 상업화에 한발 더 가까이 나아갈 가능성을 여는 기술이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 권영국 교수팀이 음이온 교환막과 지지체 사이에 촉매층을 직접 성장시켜 막전극접합체(Membrane Electrode Assembly)를 제조하는 ‘막-촉매-지지체 일체형 전극 제조기술’을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 산소를 발생시키는 대표적인 촉매인 니켈, 철 기반의 촉매층을 음이온 교환막과 전극 지지체 사이에 직접 성장시켰다. 또한 계면 저항을 획기적으로 개선하며 수소 생산의 성능과 전극 촉매의 안정성 또한 향상시켰다. 음이온 교환막 수전해 기술은 음이온만 선택적으로 이동시키는 교환막을 전해질로 사용해 수소를 생산하는 시스템이다. 기존 시스템의 단점 보완 및 장점을 극대화한 시스템이지만 상업화를 위한 성능 및 계면 저항에 대한 개선이 필요하다. 연구팀은 먼저 강한 환원제 산화제의 반대말. 반응이 일어나는 동안 다른 물질의 산소를 제거하거나 상대 물질에 전자를 주는 물질인 BH4-를 음이온만 통과시키는 ‘음이온 교환막’을 통해 이동시켰다. 연구팀은 이
두산에너빌리티가 수소복합발전 연계형 암모니아 크래킹 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 두산에너빌리티는 영국의 암모니아 크래킹(분해) 솔루션 업체 존슨 매티(JM)와 '암모니아 크래킹 사업 공동 연구협약'을 체결했다고 17일 밝혔다. 암모니아 크래킹은 수소와 질소의 화합물인 암모니아를 고온에서 분해해 수소를 생산하는 기술이다. 협약에 따라 두산에너빌리티와 JM은 암모니아 크래킹 기술 개발 연구용역 계약을 맺고 수소복합발전소에 연계할 암모니아 크래킹 모델 개발 연구를 연말까지 수행할 예정이다. 두 회사는 이를 기반으로 암모니아 크래킹 공정과 수소복합발전 간 통합설계 기술을 공동 개발해 향후 수소복합발전에 적용할 계획이다. 박홍욱 두산에너빌리티 파워서비스BG장은 "JM사와 연구 개발 중인 수소복합발전 연계형 암모니아 크래킹 모델은 수소터빈에서 1차 발전 후 발생하는 배기 열을 분해기에 다시 활용해 발전소 전체 효율을 높여주는 장점이 있다"고 말했다. 이어 "두산에너빌리티가 추진하는 수소복합발전 모델 특성을 잘 이해하고 있는 존슨 매티와의 협력으로 고효율 수소복합발전 시대를 앞당기는데 기여할 것"이라고 전했다. 한편 두산에너빌리티는 국내 산학연과 함께 고효율 H급
UNIST 박혜성 교수팀, 뛰어난 성능의 비귀금속 촉매 개발…ACS Energy Letters 게재 귀금속 수전해 촉매의 대체재로 많은 관심을 받고있는 페로브스카이트 산화물의 촉매 효율을 크게 향상시킬 수 있는 합성법이 개발됐다. UNIST 신소재공학과 박혜성 교수와 동국대 융합에너지신소재공학과 한영규 교수 공동연구팀이 이차원 소재인 전이금속 칼코겐 화합물을 페로브스카이트 산화물의 성장기판으로 활용해 촉매의 표면 결정 구조와 전자 구조의 품질을 높이고 성능을 향상시킬 수 있는 합성법을 개발했다고 밝혔다. 수전해를 통한 수소 생산법은 온실가스나 대기오염 물질을 배출하지 않아 친환경적 수소 생산 방식으로 각광받고 있다. 하지만 공정에 사용되는 고비용의 귀금속 촉매로 인해 수소 생산 단가가 높다는 단점을 가진다. 페로브스카이트 산화물은 구성 원소와 전자 구조의 품질을 높이기 용이해 귀금속 대체 수전해 촉매로 많은 연구가 이뤄지고 있지만 귀금속 촉매 대비 산소발생 효율이 낮다는 문제점을 가진다. 통상적으로 촉매의 표면 결정 구조와 전자 구조는 물로부터 수소와 산소를 생산하는 반응과정에서 생성되는 중간 생성물과의 흡·탈착 반응과 직결되는 특성이다. 따라서 이를 제어하
수소특화산업단지 지정계획 고시...올해 상반기 내 실시계획 승인 삼척시 수소특화단지 조성사업이 본격화된다. 삼척시가 수소특화산업단지 지정계획안이 지난 12월 국토교통부 산업입지정책심의회에서 승인돼, 6일 강원도 산업단지 지정계획으로 고시했다. ‘수소특화산업단지’는 정부의 주요정책인 액화수소산업 육성을 위해 조성하는 산업단지다. 지정계획 면적 13만9954㎡(산업시설용지 면적 7만6815㎡) 규모로 150억 원의 지방소멸대응 기금으로 조성한다. 유치업종은 수소 관련 업종으로 수소산업의 가치사슬 상에 존재하는 수소 생산, 충전, 저장운송, 모빌리티 등과 관련된 부품소재 업종으로 입주의향 업체 조사를 통한 수요를 반영했다. 효율적인 조성사업 추진을 위해 시는 전문성을 갖춘 강원도개발공사와 위·수탁 업무협약을 지난해 연말에 체결했다. 위탁업무는 용지매수 등 토지 및 지장물 보상과 공사 시행 및 준공 등이다. 향후 개발 실시계획 용역 및 관계기관과의 협의를 거쳐 올해 상반기 중으로 산업단지 실시계획 승인을 신청하고 하반기에는 본격적으로 착공할 계획이다. 시 관계자는 “강원도개발공사와의 위탁업무 협약을 통해 효율적이고 안정적인 산업단지 개발 사업을 추진해 2025년 상
지스트, 장시간 성능 유지되는 금속 캡슐화된 유기 반도체 광음극으로 모듈 개발 국내 연구진이 비교적 저렴하고 효율적인 유기 반도체 기반 광전극을 활용하여 장시간·대량 수소 생산이 가능한 대면적의 모듈 시스템을 개발했다. 태양열을 이용해 이산화탄소 배출 없이 수소를 효율적으로 생산하는 친환경 광전기화학(光電氣化學) 물분해 기술, 이른바 ‘그린(green) 수소’ 생산 기술의 효율성 향상과 안정성 개선을 통해 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 유기 반도체는 다른 반도체 소재에 비해 비교적 저렴하고 다양한 공정 방법을 가지고 있어 대규모·대면적 생산에 용이하고 에너지 전환 효율이 높아 유망한 광전극 소재로 꼽힌다. 그러나 유기 물질 자체가 수분에 취약해 광전기화학 물분해를 통한 수소 생산 실용화를 위해서는 유기 반도체 성능의 큰 저하 없이 장시간 구동하게 하는 기술 개발이 시급하다. 지스트(광주과학기술원)는 신소재공학부 이상한 교수 연구팀은 태양에너지로부터 다량의 수소 생산을 가능하게 하는 유기 반도체 광전극 기반 모듈 시스템을 선보였다고 밝혔다. 연구팀은 광전극 내에 수분이 침투되는 것을 막아 유기 반도체가 장시간 구동할 수 있도록 하는 금속 캡슐화
Journal of Materials Chemistry A 표지논문 선정 국내 연구진이 비교적 저렴하고 효율적인 유기 반도체 기반 광전극을 활용하여 장시간·대량 수소 생산이 가능한 대면적의 모듈 시스템을 개발했다. 태양열을 이용해 이산화탄소 배출 없이 수소를 효율적으로 생산하는 친환경 광전기화학 물분해 기술, 이른바 ‘그린 수소’ 생산 기술의 효율성 향상과 안정성 개선을 통해 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 유기 반도체는 다른 반도체 소재에 비해 비교적 저렴하고 다양한 공정 방법을 가지고 있어 대규모·대면적 생산에 용이하고 에너지 전환 효율이 높아 유망한 광전극 소재로 꼽힌다. 그러나 유기 물질 자체가 수분에 취약해 광전기화학 물분해를 통한 수소 생산 실용화를 위해서는 유기 반도체 성능의 큰 저하 없이 장시간 구동하게 하는 기술 개발이 시급하다. 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 이상한 교수 연구팀은 태양에너지로부터 다량의 수소 생산을 가능하게 하는 유기 반도체 광전극 기반 모듈 시스템을 선보였다. 연구팀은 광전극 내에 수분이 침투되는 것을 막아 유기 반도체가 장시간 구동할 수 있도록 하는 금속 캡슐화 기술을 적용, 현재까지 보고된 유기 반
"기존 촉매 대비 400% 높은 전류밀도에서 수소 생산이 가능한 것 확인" 국내 연구진이 물을 전기분해해 고순도의 ‘수소’를 생산(수전해)하는 비용을 낮출 수 있는 망간 기반의 새로운 촉매를 개발했다. ‘수전해’ 방식은 온실가스를 배출하지 않는 친환경적인 수소 생산 방법이지만, 고가의 전력비용이 실용화의 걸림돌이 되고 있다. 수소를 보다 폭넓고 다양하게 활용하기 위해서는 생산단가를 대폭 낮춰야 하며, 따라서 적은 에너지로 수소를 생산할 수 있는 고성능 촉매 개발이 요구된다. 이리듐, 루테늄과 같은 귀금속은 산소발생 반응을 일으키기 위한 우수한 촉매로 수전해에 주로 사용되고 있지만, 가격이 비싸다는 단점이 있다. 따라서 가격이 저렴하고 우수한 전이금속 기반(니켈, 코발트, 철)의 수소·산소 발생 촉매의 개발이 중요하다. 지스트(광주과학기술원)는 지구‧환경공학부 이재영 교수 연구팀이 인하대학교 화학공학과 이기영 교수 연구팀과 공동으로 수행한 연구에서, 전도성 탄소와 혼합된 망간 기반 촉매를 활용해 촉매의 전기 전도도를 조절함으로써 수전해 성능을 향상시키는 데 성공했다고 발표했다. 망간 기반의 금속 산화물은 자연계에 존재하는 대표적인 물분해 반응 촉매로, 구조적인
헬로티 조상록 기자 | 롯데케미칼과 삼성엔지니어링, 포스코가 말레이시아에서 청정 수소 사업 개발에 나선다. 롯데케미칼과 삼성엔지니어링, 포스코, 말레이시아SEDC 에너지는 지난 24일 '말레이시아 사라왁(Sarawak) H2biscus 청정 수소 프로젝트 개발'을 위한 MOU를 체결했다고 밝혔다. 비대면 화상방식으로 진행된 이번 협약식에는 롯데케미칼 김연섭 ESG경영본부장과 삼성엔지니어링 박천홍 솔루션사업본부장, 포스코 조주익 수소사업실장, SEDC 압둘 아지즈 빈 후사인(Abdul Aziz Bin Husain) 회장 등 각 사의 고위경영진이 참석했다. 이번 MOU를 통해 롯데케미칼과 삼성엔지니어링, 포스코는 말레이시아 사라왁 주의 수소 부문을 관장하는 SEDC 에너지와 손잡고 청정 수소 프로젝트 개발에 나서게 된다. 4사는 지난해 진행한 사전타당성조사(Pre-feasibility Study)의 결과를 바탕으로 사라왁 지역에 연산 그린암모니아 63만톤, 블루암모니아 60만톤, 그린메탄올 46만톤, 그린수소 7천톤급 플랜트 건설을 계획하고 있으며, 이달 기술∙법무∙재무∙세무∙시장분석 등 타당성조사(Feasibility Study)를 통해 이를 검증하고 본격 사
재생에너지 활용 10MW급 그린수소 생산 실증...상반기 그린수소 사업단 발족‧운영 산업통상자원부(이하 산업부)가 10MW급 수전해 실증을 본격 개시한다고 밝혔다. 이번 실증은 지난해 11월 발표된 ‘제1차 수소경제 이행 기본계획’ 상의 '2030년 국내 그린수소 25만톤 생산‧공급 목표' 달성을 위한 후속 조치다. 수전해 시스템은 전기로 물을 분해해 산소 및 수소를 생산하는 설비로서, 재생에너지 전력을 사용할 경우 이산화탄소 배출이 없는 그린수소 생산의 핵심 기술로 주목받고 있다. 국내에서는 2017년 제주 상명풍력단지에서 250kW급 수전해 기술개발 및 실증사업을 실시한 것을 시작으로 1MW급(울산), 2MW급(동해), 3MW급(제주행원) 등의 소규모 수전해 실증사업들이 단계적으로 추진돼 왔다. 이번 10MW급 그린수소 생산 실증은 '신재생에너지 기술개발' 과제 중 하나로 2022년부터 2026년까지 총 4년간 약 300억원 규모의 국비를 지원할 예정이다. 국내 재생에너지 발전량 증가에 따라 대규모 재생에너지 단지로부터 전력을 공급받아 그린수소 생산을 실증해보고, 전력 공급 피크 시 출력 제어량을 공급받아 계통 수급 안정화에 기여할 수 있는지를 확인해 보
사우디 아람코, 사우디전력공사, 아쿠아파워 등과 공동 협력방안 협의 한국전력이 18일(현지시간) 사우디아라비아 리야드에서 사우디 아람코, 사우디전력공사, 아쿠아파워 등과 수소 생산 및 연료류 천연가스 전환 등 탄소중립 이행을 위한 공동 협력방안을 협의했다. 문재인 대통령의 중동 순방에 동행한 정승일 사장은 '한국-사우디 스마트 혁신성장 포럼'에 참석해 양국 정상 임석 하에 한전-아람코간 수소·암모니아 협력에 관한 양해각서(MOU)를 체결했다. 이번 MOU는 블루 수소와 블루 암모니아 개발 관련 사전타당성조사 수행에 관한 것이다. 한국전력은 투자, 생산, 운송, 저장, 판매까지의 전 주기에 관한 공동연구를 통해 협력 가능 분야 발굴과 비즈니스 모델개발의 계기가 될 것으로 기대하고 있다. 정승일 한전 사장은 아민 알 나세르 아람코 사장과 별도 면담을 갖고 블루 수소·암모니아의 생산과 공급 관련 잠재적 파트너십 모델 개발을 위한 공동협력방안을 논의했다. 한전 전력연구원은 글로벌 수준의 R&D센터를 보유하고 있는 사우디 아람코와 공동으로 탄소중립 및 에너지 효율 개선 등 신기술 연구개발에 협력하기로 협의했다. 정승일 사장은 “탄소중립과 청정에너지로의 전환을
암모니아를 자발적인 전기화학 반응으로 분해해 고순도 청정수소 생산 생산 과정에 이산화탄소 발생 없어...1개 컨테이너서 수소 300kg/日 생산 현대엔지니어링이 차세대 친환경 원료로 꼽히는 암모니아를 활용한 '암모니아 분해 수소 생산 시스템'에 대한 사업화를 추진한다고 6일 밝혔다. 현대엔지니어링은 암모니아 기반 수소 생산 기술을 보유한 AAR과 투자 협약을 맺고 암모니아를 자발적 전기화학 반응으로 분해해 이산화탄소를 발생시키지 않으면서 고순도(99.99%)의 수소를 생산하는 시스템에 대한 실증을 거쳐 상용화를 추진할 계획이다. 최근 이산화탄소 발생량의 지속적인 증가로 인한 기후변화 및 환경문제가 세계적인 화두로 떠오름에 따라 현대엔지니어링은 수소 생산 과정에서 이산화탄소를 발생시키지 않는 ‘암모니아를 활용한 친환경 수소 생산’ 기술에 주목했다. 현대엔지니어링과 AAR이 이번에 개발에 나서는 ‘암모니아 분해 수소 생산’ 방식은 수용액 상태의 암모니아를 자발적 전기화학반응으로 분해해 최소한의 에너지 투입으로 수소 생산이 가능하며, 별도의 수소 분리 공정 없이 고순도 수소 생산이 가능하다는 점에서 기존 생산방식과 차별화된다. 그와 더불어, 최근 ‘수소 저장/운반
헬로티 이동재 기자 | 2024년까지 폐플라스틱 연간 10만톤 처리...청정수소 연간 2.2만톤 생산 목표 현대엔지니어링이 폐플라스틱을 자원으로 활용하는 기술을 확보하고 고순도 청정수소 생산 사업을 추진한다. 현대엔지니어링은 올해까지 폐플라스틱을 원료로 고순도 청정수소를 생산하는 기술 실증 테스트를 마치고, 2022년부터 충남 당진에 수소생산 플랜트 건설을 시작해, 2024년 본격적인 상업생산에 나서겠다고 21일 밝혔다. 총 사업비는 4천억원 규모다. 플랜트는 연간 10만톤의 폐플라스틱 원료를 처리해 고순도 청정수소 제품을 연간 2.2만톤 생산할 수 있는 규모로 지어질 예정이다. 수소 2.2만톤은 수소차 15만대가 1년간 운행이 가능한 수준이다. 최근 수소경제 활성화와 탄소중립의 중요성이 커지는 가운데 세계적으로도 폐플라스틱 자원화에 대한 사회적 요구가 확대되고 있다. 매년 폐플라스틱의 발생량은 급증하고 있으나 이를 처리 및 재활용할 수 있는 시설은 매우 부족한 상황이다. 최근 미국 국립과학공학의학원(NASEM)이 국가별 플라스틱 쓰레기 배출량을 공개한 자료에 따르면 한국의 1인당 플라스틱 쓰레기 배출량은 연간 88kg으로 미국, 영국 다음으로 세계 3위다.
헬로티 이동재 기자 | 바닷물로 수소를 저장하는 기술이 개발됐다. 수소를 고압에서 압축하거나 저온 액화시키는 기존 방법과 달리 상온·상압에서 수소를 저장하고 추출할 수 있는 새로운 기술이다. UNIST 에너지화학공학과 연구진들이 해수전지 기반 수소 저장 시스템을 개발했다. 해수의 염분 성분인 나트륨과 물을 반응시켜 수소를 뽑아내는 시스템이다. 기존 알칼리금속 수소 저장 기술은 한 번 반응한 금속의 재사용이 어려운 반면, 이 시스템은 해수전지가 지속적으로 나트륨을 ‘재생’시켜 사용 가능하다. 수소를 생산·저장할 수 있어 일석이조다. 상용화 가능성도 입증했다. 실제 시스템 작동 환경처럼 산소에 노출된 환경에서 99.1%의 패러데이 효율을 보였으며, 해수전지 크기를 실험실 수준의 약 40배 이상 (70㎠)으로 키운 시스템에서도 94.7%의 패러데이 효율을 기록했다. 장지욱 교수는 “무한한 자원인 바닷물을 이용하는 해수전지 시스템을 활용해 에너지 저장·수송과 수소 저장·생산이 동시에 가능한 신개념 수소 저장 기술을 선보였다.” 며 “이 시스템은 수소 생산과 충전을 동시에 할 수 있는 스마트 스테이션 등 수소 생산·저장·운송이 필요한 다양한 분야에 활용할 수 있다”고
헬로티 이동재 기자 | 국내 연구진이 현재까지 보고된 페로브스카이트 기반 광전극 중 가장 높은 효율과 안정성을 보이는 광전극을 개발했다. 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 이광희·이상한 교수 연구팀은 유기금속 할라이드 페로브스카이트(이하 페로브스카이트) 태양전지에 나노구조의 이황화몰리브덴 촉매를 결합GO 값비싼 백금 없이도 효율적인 수소 생산이 가능한 기술을 선보였다. 페로브스카이트를 이용한 광전기화학 물분해는 페로브스카이트 자체가 수분에 취약해 안정성이 떨어지고, 값비싼 백금 촉매가 필요해 비용도 높아 상용화가 어려웠다. 따라서 값이 싸고 안정적이며 백금의 높은 효율을 대체할 수 있는 저비용, 고효율, 고안정성의 수소 생성 반응용 촉매와 페로브스카이트 광전극의 촉매 개발이 필요했다. 연구팀은 물리적 증착 방법인 펄스드 레이저 증착법을 이용해 대표적인 백금 대체 수소 생성 반응용 촉매 중 하나인 이황화 몰리브덴(MoS2)을 페로브스카이트 보호층(티타늄 포일) 위에 제작했다. 연구팀이 개발한 페로브스카이트 광전극은 MoS2의 높은 안정성과 효율 덕분에 기존의 백금 촉매의 쉬운 박리현상으로 인한 광전극의 빠른 초기 성능 저하를 성공적으로 방지했고 현재까지 보
헬로티 이동재 기자 | 한화와 한화임팩트가 8일 원익머트리얼즈, 원익홀딩스와 암모니아를 기반으로 한 수소 생산·공급에 협력해가기로 협약했다. 암모니아는 부피 당 수소를 저장하는 밀도가 액화수소보다 높아, 수소를 저장하고 운반하는 수단으로서 주목받고 있다. 기존 액화 암모니아 운송 인프라를 그대로 활용할 수 있다는 것도 장점이다. 4개사는 먼저 암모니아를 분해해 수소를 생산할 수 있는 시스템을 공동 개발하고, 추후 대규모 수소 생산·공급 시설의 구축까지 함께 협력해갈 예정이다. 이후 한화임팩트가 수소가스 터빈 기술에 암모니아 개질 수소를 활용하는 등 4개사는 친환경 수소 밸류 체인을 구축해 나가는 데도 힘을 모을 계획이다. 한우성 원익머트리얼즈 대표이사는 “2014년부터 암모니아 분해 시스템 설계에 대한 특허를 다수 확보하고 핵심 촉매 기술 개발을 해왔다”며 “대규모 인프라를 보유한 한화와 협력해 수소 시대를 앞당겨 나가겠다”고 밝혔다. 김맹윤 한화 글로벌 부문 대표는 “한화는 해외에서 생산되는 클린암모니아를 조달해 이를 분해한 뒤 국내에 청정수소를 공급하는 사업을 추진할 계획”이라며, “원익과 협력을 통해 그린수소의 상용화에 앞장서 나가겠다”고 밝혔다.
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