KRICT 한국화학연구원

우리는 지구의 환경을 지키는 '수소어벤져스'! - 자연 어디에나 존재하는 수소, 생산량이 무제한에 가깝고 단위 무게당 연소은 메탄 휘발유보다 두세 배 높습니다. 수소 에너지가 온실가스의 주범인 화석연료를 대체할 친환경 에너지원으로 손꼽히는것도 이 때문인데요, 오늘날의 시대적 요구인 친환경과 경제성을 동시에 충족하기 위해서는 이 간단해 보이는 수소에너지의 생산 저장 운송과정 전반에 걸쳐 기술혁신이 필요한 상황입니다. 12대 국가전략 기술 중 한 분야인 수소, 한국화학 연구원은 수소의 또 다른 가능성에 주목했습니다. 안녕하세요 저는 한국화학 연구원에서 수소 연구를 하고 있는 수소 C1가스 연구센터의 센터장 최호정 있니다. 한국화학연구원은 기후 변화 대응을 위한 탄소 중립 기술 핵심 연구 기관으로, 국가 탄소 중립 정책을 이익을 담당하고 국가 전략 기술 개발에 주력하고 있습니다. 수소 에너지는 우리의 미래를 이끌어갈 청정에너지로서 전 세계의 주목을 받고 있습니다. 우리 한국 화학연구원도 국가 전략 기술의 하나로 수소 생산, 운송, 저장 기술을 개발해 국가와 인류를 위한 탄소 중립 실현에 기하고 있습니다. 암모니아 분해 수소 생산기술은 운송이 어려운 수소 대신 운송이 쉬운 암모니아를 먼저 운송해 온 다음 필요한 곳에서 이를 분해해서 수소를 생산하는 기술입니다. 이러한 암모니아 분해 수소 생산을 위해서는 암모니아를 분해하기 위한 에너지가 필요한데요, 저희 연구팀은 여기에 드는 에너지를 낮출 수 있는 촉매제를 개발해 왔습니다. 그 결과 세계 최고 성능의 효율과 수소 생산성을 보이는 귀금속 촉매뿐만 아니라 경제적인 비 귀금속 기반 촉매제를 개발하여 관련 기술을 기업의 기술 이전하고 상용화를 위한 후속 연구를 진행하고 있습니다. 네 안녕하세요 저는 한국 화학 연구원 수소 에너지 연구센터에서 근무하고 있는 김태호 책임 연구원입니다. 수전해는 재생에너지 발전을 이용하여 탄소 배출이 없는 그린 수소를 제조하는 기술로서 탄소 중립 실현을 위해서 필수적인 기술입니다. 저희 연구 팀에서는 이러한 수전해의 성능과 안전성을 높이기 위해 새로운 이온 교환막을 개발하게 되었습니다. 기존 상용화된 양이온 교환막은 주로 불소계 소재인데 불소계 소재는 수소가 잘 투과되어 안전상 문제가 있고 제조공정이 복잡해 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 또한 제조 중에 불산 등 위험 유독성 물질을 사용하고 있고 거의 수입에 의존하고 있다는 현실적인 문제도 있습니다. 저희는 불소계 소재를 대체할 수 있는 새로운 탄화수소계 구조의 양이온 소재를 개발했습니다. 성능과 내구성이 좋고 제조과정 중에 유독성 물질도 나오지 않으며 가격 경쟁력도 있어 최근 국내 기업에 기술 이전되었습니다. 한편 음이온 교환막 수전에 음이온을 이동시키기 때문에 알칼리성으로 부식에 대한 우려가 없어 귀금속을 사용하지 않는 저가의 차세대 수전해 시스템으로 떠오르고 있습니다. 저희 연구팀은 세계 최고 수준의 성능과 내구성을 가지는 폴리카바졸계의 음미 교환 막 소재를 개발하였습니다. 랩 스케일의 작은 소재를 넘어서 실제 수전의 장치에까지 적용할 수 있는 실증 수준의 기술을 확보하였습니다. 현재 국내 기업에 기술 이전에 대한 상용화를 위한 소송 연구를 진행 중에 있습니다. 저희가 새롭게 개발한 어 양용 교환막 소재는 가지 사슬 구조를 가지고 있다는 특징이 있습니다. 가지 사슬 구조의 분자는 기존의 소재에 비해서 이온전도성이 우수하고 수소 투과도는 낮은 장점을 가지고 있습니다. 이에 따라서 기존 수전해 성능 대비 80% 이상 향상된 수치를 기록할 수 있었습니다. 저희가 개발한 폴리 카바졸계 음이온 교환막 소재는 폴리 카바졸 주쇄를 가지고 있어서 알카라인 환경에서의 내구성이 우수하고 성능 또한 좋다는 장점이 있습니다. 결과적으로 기존 소재 대비 두 배 이상의 성능과 내구성을 나타낼 수 있었습니다. 네 안녕하세요 저는 한국 화학연구원 CO2 에너지 연구센터에서 CO2 및 수소 연구를 하고 있는 박지훈 센터장입니다. 네 맞습니다 액상 유기 수소 저장체 LOHC 기술은 액상 유기물 저희가 흔히 생각하는 휘발유나 디젤 같은 석유 물질에 수소를 담아서 저장하고 운반하는 기술입니다. 기존의 수소 저장 기술은 생각하시는 것처럼 고압의 탱크 혹은 커다란 액화수소 기술들이 필요했는데요 이 기술 같은 경우는 저희가 흔히 쓸 수 있는 물질에 수소를 담아서 변화 없이 안전하게 저장할 수 있는 기술입니다. 그렇기 때문에 차세대 수소 저장 기술로 주목받고 있고요, 수소 기술 강국인 독일과 일본의 극소수의 연구 팀만 보유하고 있던 기술입니다. 저희는 LOHC 기술의 핵심인 수소 저장 운반체 물질 기술부터 개발을 시작 하였습니다. 저희가 개발한 물질은 상원 상업에서 기존 기술보다 훨씬 높은 6.58wt% 수소 저장 용량을 가지는 세계 최고 수준이면서 최근에는 개발한 기술들을 어떻게 하면 더 싸게 만들고 공정하지 가능할지에 대한 기술 개발하고 일부 기술들은 이미 기술 이전에 성공하였습니다. 글로벌 탄소 중립 달성 기조에 중요한 분야로 인식되고 있는 수소, 그리고 수소 산업 발전에 중요한 발판을 마련한 한국화학연구원! 생산, 저장, 운송 사용에 수소 기술 생태계 전반에 걸쳐 고르게 성과를 창출하고 있는 화학연의 활약이 수소 문명시대 한국의 글로벌 리더십 확보에 중요한 밑거름이 될 것입니다. 한국 화학 연구원은 국가 정책인 12대 국가 전략 기술 육성을 위해 관련 분야 연구를 적극 추진하고 있습니다. 화학으로 밝고 이루어지는 세상 한국 화학 연구원이 만들어갑니다.