헬로티 김진희 기자 | ▲ 제주글로벌연구센터장 곽성조 ▲ 고온에너지전환연구실장 유지행 ▲ EMS연구실장 최종원 ▲ 에너지네트워크연구실장 홍성국 ▲ 시험분석실장 이고운 ▲ 에너지저장연구실장 여정구 ▲ 계산과학연구실장 김병현
헬로티 조상록 기자 | 롯데케미칼, 롯데정밀화학, 삼성엔지니어링, 정부산하 연구기관, 대학들로 구성된 컨소시엄이 청정수소 생산을 위한 국책사업 수행에 나선다 산업통상자원부 산하 에너지기술평가원 지정 공모 국책과제인 ‘암모니아 기반 청정 수소 생산 파일럿 플랜트 실증화' 사업에 선정된 컨소시엄이 20일 오후 대전컨벤션센터에서 각 기업 대표와 참여 기관장 등이 참석한 가운데 발대식을 열었다 해당 국책과제의 수행기간은 2021년 11월부터 48개월이며, 총 예산 262억원 중 148억은 정부가, 114억은 컨소시엄 참여 기업이 출자한다. 과제의 주요 내용은 암모니아를 기반으로 연간 800톤의 수소를 생산하는 실증 플랜트를 롯데정밀화학 울산 공장에 건설하고, 상용화 수준인 연간 16,000톤급 수소생산 플랜트 설계 패키지를 개발하는 것으로, 컨소시엄에 참여한 각 주체들은 국가온실가스감축목표(NDC) 달성과 국내 산업의 탄소중립실현을 위한 연구개발에 최선의 노력을 다할 예정이다. 정부는 국내 연간 수소 수요를 2030년 390만톤, 2050년 2,700만톤으로 전망하고 있다. 이 중 청정수소의 비중을 2030년에는 50%, 2050년에는 100%로 늘릴 계획인데. 국
촉매 표면의 모양만 바꿔 수전해 효율 10배 이상 향상 실시간 X-선 흡수 분광법 이용해 구조-성능 인과 규명 한국에너지기술연구원이 경북대학교, 조지아 공과대학과의 공동연구를 통해 효율이 10배 이상 향상된 고성능 PEM수전해 촉매를 개발했다. PEM수전해는 Proton Exchange Membrane(수소이온 교환막) 혹은 Polymer Electrolyte Membrane(고분자 전해질막)을 이용하는 수전해 방식이다. 한국에너지기술연구원 연구진(플랫폼연구실 김병현, 수소연구단 조현석 박사)은 촉매 표면의 모양만 바꿈으로써 수전해 효율을 기존 촉매보다 10배 이상 크게 향상 시켰다. 물을 전기분해해 수소를 추출하는 수전해는 수소 생산 과정에서 온실가스나 대기오염 물질을 배출하지 않아 친환경적이다. PEM수전해 기술은 전해질 없이 순수한 물을 전기분해해 고분자 전해질 막을 통해 수소이온을 이동시키는 기술이다. PEM수전해 기술은 높은 효율로 고전류밀도 운전이 가능하기 때문에 상대적으로 설비 설치에 적은 부지가 필요하고 응답성이 빠르다. 따라서 재생에너지와 연계했을 때 변동성에 대응이 용이하다는 장점이 있다. 하지만 유일한 소재로 알려진 촉매 ‘이리듐산화물’의
헬로티 김진희 기자 | 두산이 그린수소 생산의 핵심으로 각광받고 있는 수전해 기술 확보에 박차를 가한다. 두산은 울진군, 한국에너지기술연구원, 한국기계연구원, 한국전력기술, 서울대학교 원자력정책센터, 미래와도전과 함께 ‘대규모 그린수소 생산실증단지 조성’을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다고 지난 6일 밝혔다. 이번 협약은 국가 에너지 정책에 기여하고, 대량의 그린수소 생산 및 실증을 위한 기술기반을 마련하기 위해 추진됐다. 두산은 울진군의 원자력 발전소에서 발생되는 증기를 활용해 그린수소를 생산하는 고체산화물수전해시스템(SOEC) 기술 개발을 담당한다. 일반적으로 수전해는 물을 전기분해해 수소를 추출하는 기술로, 그 중 SOEC는 고온 수전해라고도 불린다. 폐열 등으로 물을 끓여 발생되는 증기를 전기분해하면 이산화탄소(CO2) 배출이 없는 그린수소를 생산할 수 있다. 또한 향후 차세대 원전인 소형모듈원자로(SMR) 개발이 완료되면 수소 수요지 인근에 SMR을 건설하고, SOEC 기술을 적용함으로써 대량의 수소 생산과 저장·운송 비용 절감이 가능하다. 두산 수소경제추진실장 이해원 부사장은 “SOEC 기술은 이미 상용화된 알칼라인 수전해나 고분자전해질(PEM)
헬로티 이동재 기자 | 전 세계적인 전기차 수요 급증과 미래 산업의 전동화, 무선화로 모든 사물이 배터리로 움직이는 시대가 다가오고 있다. 배터리는 친환경화라는 트렌드 속 지속 가능한 성장의 핵심 수단이며, 관계부처 합동 ‘2030 K-배터리 발전 전략’에서 밝힌 바와 같이 탄소중립의 열쇠로써 다시 한 번 주목받고 있다. 하지만 최근 배터리 전극 습식 제조과정에서 용매 건조로 인해 1kWh당 42kg의 이산화탄소가 발생하는 것으로 확인돼 친환경 제조를 위한 공정 혁신이 필요하다. 또한 기존의 배터리 전극 습식 제조 시 건조 공정에서 발생하는 용매와 소재의 층 분리 현상으로 인해 약 100마이크로미터(㎛) 이상의 두께로 전극을 코팅할 수 없다. 이것은 현재 배터리 에너지밀도가 250Wh/kg 이상으로 향상하는 것을 가로막는 기술적인 문제로 꼽힌다. 이러한 문제를 해결하기 위해 한국에너지기술연구원 울산차세대전지연구개발센터 김진수 박사 연구진이 산학연 드림팀을 구성해 탄소배출이 없는 친환경 배터리 만들기에 나섰다. 이번 컨소시엄은 한국에너지기술연구원이 총괄주관으로 한국전기연구원, 한국재료연구원, 한국과학기술연구원, ㈜윤성에프앤씨, ㈜한화/기계가 참여하며 경상국립대
헬로티 임근난 기자 | 과학기술정보통신부는 탄소중립 기술혁신 추진전략 내 10대 핵심기술의 세부 개발 방향 및 기술개발 전략을 담은 ‘탄소중립 기술혁신 추진전략-10대 핵심기술 개발방향’ 보고서를 한국에너지기술연구원과 함께 발간했다. 이 보고서는 우리나라 ‘2050 탄소중립’을 기술적으로 지원하기 위해 올해 3월 발표한 ‘탄소중립 기술혁신 추진전략’ 내 탄소중립 10대 핵심기술에 대해 2050년까지의 구체적인 기술별 목표 및 중점기술 개발 방향을 알기 쉽게 정리하고 있으며, 이 과정에서 각 부처가 추천한 산‧학‧연 전문가 88명이 참여하여 탄소중립 10대 핵심기술별로 현황과 이슈를 분석하고, 현장의 수요를 최대한 반영한 기술개발 방향성 및 정책·제도적 지원방향을 도출했다. ‘탄소중립 기술혁신 추진전략-10대 핵심기술 개발방향’은 총괄, 에너지 전환(태양광, 풍력, 수소, 바이오에너지), 산업 저탄소화(철강‧시멘트, 석유화학, 산업공정 고도화, CCUS), 에너지 효율(수송효율, 건물효율, 디지털화)로 구성되어 있다. 총괄 부문에서는 탄소중립 기술개발의 중요성에 대한 이해를 돕기 위해 탄소중립 선언 배경 및 국내외 정책‧시장‧산업 현황을 제공하고, ‘탄소중립
헬로티 조상록 기자 | 한국에너지기술연구원(이하 에너지연)과 한양대학교가 공동으로 수송용/건물용 연료전지 MEA* 단가를 저감할 수 있는 원천기술을 개발했다. 에너지연 연료전지실증연구센터 정치영 박사 연구진과 한양대학교 화학공학과는 공동연구를 통해 습식 전기분무 방식에 기반한 연료전지 전극 내 이오노머 나노제어 기술을 통한 백금 사용량 저감 MEA 제조 원천기술을 개발했다고 밝혔다. MEA(Membrane Electrode Assembly, 막전극접합체)는 연료전지 전극과 전해질막이 접합된 핵심 부품으로, 수소와 산소가 반응, 실제 전기화학반응이 일어나 전기를 만드는 부분이며 연료전지 스택 원가의 약 40%를 차지한다. 이번 기술을 이용하면 백금 사용량을 0.1mg/cm2 수준으로 저감할 수 있으며, 이를 통해 미국 에너지성(US DOE)에서 제시한 기술적 목표를 조기 달성하는 성과를 이루었다. 고분자 연료전지는 고분자로 이뤄진 막을 전해질로 사용하는 연료전지로, 저온에서 반응이 일어나며 높은 에너지밀도와 효율을 가져 교통수단의 동력, 현지 설치형 발전 등 활용범위가 넓은 장점이 있다. 고분자 연료전지에서 전극은 슬러리 공정을 통해 백금 촉매와 나피온 이오노
헬로티 이동재 기자 | 한국에너지기술연구원 수소연구단 조현석 박사 연구진이 재생에너지의 급격한 부하변동에도 성능 저하 없이 안정적으로 수소를 생산할 수 있는 실마리를 찾았다. 연구진은 재생에너지의 간헐성으로 수전해 전극이 산화되는 것을 막기 위해 반응성이 더 큰 물질을 첨가하는 방식으로 내구성을 향상시키는 기술을 찾아내고 원리를 규명하는데 성공했다. 물을 전기분해해 수소를 만드는 수전해 장치는 수소가 발생하는 음극, 산소가 생기는 양극이 있고, 양쪽 전극 사이에 단락이 생기지 않게 분리막을 넣어 이온을 전달하게 된다. 이렇게 구성된 상황에서 양쪽 전극에 전기를 인가하면 전기화학적 반응을 통해 수소와 산소가 각각 발생된다. 수전해 반응은 전극 표면에서 발생해 전극의 활성도가 수소 생산 효율에 크게 영향을 미친다. 알칼라인 수전해 장치는 대부분 니켈, 코발트, 철 등 상대적으로 저렴한 전이 금속을 바탕으로 한 전극을 이용하고 있으며 최근에는 인, 황, 붕소 등의 비금속 원소를 전이금속 전극 소재에 결합해 수소발생 활성도를 크게 향상시키기 위한 연구들이 진행되고 있다. 일반적인 수전해 연구에서는 일정한 작동 조건에서 활동성과 내구성을 향상시키기 위한 연구에 초점을
헬로티 조상록 기자 | 한국에너지기술연구원(변환저장소재연구실 이진석 박사 연구진)이 수명을 다한 태양광 폐패널을 재활용하고, 더 나아가 회수한 소재로 고효율의 태양전지를 만드는 데 성공했다. 2020년에 개발한 실험실 규모의 태양광 폐패널 재활용 기술 개발에 이어, 상용화가 가능한 수준으로 스케일업 했으며, 에너지소모량도 추가 절감했다. 또한 재활용 기술을 통해 회수한 소재를 다시 사용해 고효율을 내는 태양전지와 모듈을 만들었다. 한국환경정책·평가연구원에 따르면 태양광 폐패널은 2023년 9,665톤, 2028년 1만6,245톤, 2032년 2만7,627톤 등 발생량은 증가할 것으로 전망된다. 이와 함께 2019년 12월 환경부는 '생산자책임재활용제'에 태양광 폐패널을 포함시키고, 회수한 패널의 80% 이상을 재활용하는 내용으로 법 개정을 완료했다. 태양광 패널은 재활용이 가능한 유리, 알루미늄, 실리콘, 구리 등으로 만들어져 적절한 회수 및 재활용을 할 경우 최소 80% 이상 다시 활용이 가능하다. 연구진이 개발한 태양광 폐패널 통합 재활용 기술은 프레임·정션박스 해체 자동화, 고순도 유리 분리, 유가금속 회수, 태양광 패널 제재조로 구성된다. 핵심 공정은
헬로티 김진희 기자 | 지구 온난화와 기상 이변 문제가 심각해지자 이를 해결하기 위해 온실가스 배출 '제로화' 흐름에 동참하는 나라들이 점차 늘고 있다. 우리나라도 2050년 탄소 중립 실현을 목표로 다양한 정책을 쏟아내고 있는 가운데 탄소 중립 핵심 기술로 불리는 CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage) 연구 현황에 관심이 쏠린다. 이산화탄소 포집·활용 기술의 영어 줄임말인 CCUS는 이산화탄소를 다른 원료물질이나 에너지로 바꾸거나(CCU) 땅속에 깊이 묻어 영구적으로 격리(CCS)하는 것을 말한다. 국제에너지기구(IEA)는 2070년께 세계 이산화탄소 배출 절감분의 15%는 CCUS 기술로 달성될 것으로 예측했다. 21일 국가과학기술연구회가 최근 웹진을 통해 소개한 국내 정부출연연구기관의 CCUS 개발 현황을 보면 한국에너지기술연구원, 한국과학기술연구원(KIST), 한국에너지기술연구원, 한국화학연구원 등이 진행 중인 CCUS 연구는 이미 세계적 수준에 올라섰으며 그 중 일부는 기술 이전, 실증 사업을 진행 중이다. CCUS의 효율적 사용을 위해서는 저렴한 비용으로 이산화탄소를 더 많이 모으는 작업이 중요하다. 에너
헬로티 김진희 기자 | 그린 암모니아가 탄소중립의 또 다른 열쇠로 떠오르는 가운데, 한국에너지기술연구원 수소연구단 정운호 박사 연구진은 국내 최초로 암모니아를 원료로 하는 수소생산용 가압형 암모니아 분해 반응기 핵심기술 개발에 성공했다. 미래를 책임질 차세대 에너지원인 수소는 온실가스를 저감시킬 뿐만 아니라 경제적 효용 측면에서도 다른 친환경 에너지에 비해 강력한 잠재력과 확장성을 가지고 있다. 많은 국가와 기업들이 수소 사회의 주도권을 선점하기 위해 연구에 집중하는 이유이다. 이에 정부도 수소를 탄소중립 10대 기술로 선정하고, 2030년부터 급격히 증가할 것으로 예상되는 국내 수소 수요량에 선제적 대응을 위해 CO-free 해외수소 도입 전략을 마련하고 있다. 해외 청정 수소 도입 시 수소를 저장 및 운송하는 수소 캐리어(carrier)가 필요하며, 이 역할로 암모니아가 가장 많은 주목을 받고 있다. 뿐만 아니라 암모니아는 선박, 발전용 탄소중립 연료로도 쓰임새가 확대돼 수소와 함께 가장 각광받는 에너지원으로 재탄생하고 있다. 수소 캐리어로 고려되는 여러 방법(액화수소, 액상유기화합물 등) 가운데 암모니아는 단위 부피당 수소 저장 밀도가 액화수소보다 1.
헬로티 조상록 기자ㅣ 한국에너지기술연구원 수소연구단 김창희 박사 연구진은 물을 전기분해해 최대 84%의 효율로 시간당 2Nm3의 그린수소를 생산할 수 있는 ‘10kW급 알칼라인 수전해 스택’을 자체 개발했다. 수전해 스택이란 공급된 물이 분해되어 실제로 수소가 생산되는 핵심 장치로 전극, 분리막, 분리판, 셀프레임 등의 단위 부품을 필요 출력에 따라 여러 장부터 수백 장씩 쌓아서 만든다. 독일, 일본, 미국 등 해외의 기술 선도국들은 수전해 수소 생산 기술의 중요성을 인식하고 약 20년 전부터 기술 개발을 지속해 현재 약 80% 내외의 효율로 수소 생산이 가능한 MW급 수전해 스택 및 소재·부품 기술을 보유하고 있다. 반면 국내는 수전해 산업 인프라 미비로 관련 소재·부품 원천기술 확보 상황이 열악하고 수전해 스택의 수소 생산 효율도 70% 이하에 그치고 있어 해외 선도 기업과는 큰 기술 격차를 보이고 있다. 또한, 국내 수전해 소재·부품 연구는 원천 소재 레벨에서의 기술 탐색은 많았지만 이런 기술들이 실제 수전해 스택에 적용될 수 있는 스케일의 전극, 분리막으로 확장되지 못했다. 이러한 상황 속에서 연구진은 해외 선도 기업과의 기술 격차를 줄이고 국내 수소
헬로티 이동재 기자 | SK E&S가 탄소중립 실현의 핵심 기술로 부상 중인 CO₂ 포집기술 연구개발에 나선다. SK E&S는 지난 16일 대전 유성구에 위치한 한국에너지기술연구원에서 에너지기술연구원(이하 에기연), ㈜씨이텍과 함께 'CO₂ 포집기술 고도화 및 실증∙상용화 연구'를 위한 업무협약을 체결했다고 밝혔다. SK E&S는 이 자리에서 대규모 수소생산과 LNG 발전에 최적화된 CO₂ 포집기술 개발 및 실증, 상용화를 위한 연구에 적극 지원하기로 하고, 효율적 연구개발 수행을 위해 향후 에기연, ㈜씨이텍과 실무협의체도 구성한다는 계획이다. CO₂ 포집(CC: Carbon Capture)은 한국의 ‘2050년 넷제로(탄소중립)’ 달성은 물론 전 지구적인 온실가스 감축을 위한 핵심 기술로 평가되고 있다. 친환경 에너지인 태양광, 풍력 등 재생에너지의 최대 약점은 간헐성으로, LNG발전은 재생에너지의 가동률이 떨어질 때 전력계통에 바로 편입하여 전기를 생산, 이를 보완할 수 있다는 장점이 있다. 문제는 LNG 발전이 다른 화석연료 대비 상대적으로 적은 수준이지만 CO₂를 발생시킨다는 점이다. 따라서 LNG 발전이 CO₂를 포집하는 CCS
[헬로티] 탄소중립 실현을 위해 과거 에너지 소비만 하는 공간이었던 건물은 이제 에너지를 생산하고 남는 에너지를 외부에 공급할 수 있는 에너지 프로슈머로 거듭나고 있다. 이러한 가운데, 한국에너지기술연구원(이하 에너지연)은 도시형 신·재생에너지 플러스에너지커뮤니티 에너지공유 플랫폼(K-PEC, KIER Plus Energy Community) 개발을 위해 대전 본원 내 기존 노후 건축물 리모델링을 통해 신·재생에너지 융복합(태양광, 태양광·열, 연료전지, 에너지저장 등) 기술을 적용해 실증한 결과 144%의 높은 에너지자립률을 보였다고 밝혔다. 에너지연은 기관 주요사업인 ‘도시발전을 위한 신·재생에너지 기반 플러스 에너지커뮤니티 플랫폼 개발’ 사업의 소규모 에너지공유 커뮤니티 실증 대상인 원내 건물 4채(주거용 2채, 비주거용 건물 2채) 중 제로에너지하우스인 주거용 건물 2채에 태양광(PV), 태양광·열(PVT), 고분자 연료전지(PEMFC), 에너지저장장치 등 신·재생에너지 최신 기술을 접목했다. 1998년부터 초에너지절약형 실험용 건물을 지어 에너지자립주택
[헬로티] 한국에너지기술연구원(EMS연구실 최종원 박사 연구진, 이하 연구원)이 물방울을 이용한 공기청정기술을 개발했다. 초미세먼지 포집은 물론 세균, 바이러스까지 제거할 수 있다. 일반적으로 주사기 바늘에 물을 천천히 흐르게 하면 물방울은 표면장력에 의해 방울방울 떨어지게 된다. 하지만 물이 흐르는 바늘에 고전압을 인가해주면 물 분자 사이의 전기적 척력에 의해 바늘 끝에서 높은 하전을 띈 수백만 개 이상의 작은 물 액적들이 서로 밀어내며 분사된다. 이를 정전분무라 하며, 실내 공기질을 관리하는 데 있어 다양한 효과를 볼 수 있다. ▲서울교통공사 장한평역 플랫폼에서 실증 운전 전경 <출처 : 한국에너지기술연구원> 먼저, 물방울 표면에 높은 밀도로 전자가 하전되어 있는 물 액적들은 주변을 지나가는 미세먼지들을 정전기적 인력으로 끌어와 미세먼지들끼리 응집시키며 제거할 수 있다. 기존의 물을 이용한 공기청정 기술은 미세먼지와 물이 직접 충돌해야만 미세먼지를 제거할 수 있었던 반면, 정전분무를 이용한 공기청정 기술은 직접 충돌과 정전기적 인력에 의한 간접충돌을 모두 이용할 수 있다. 연구진은 이 원리를 이용해 산업용 사이클론 집진기 내부에 정전분무 모듈을