화학연, '친환경 수소 생산 성능 80% 향상' 전해질막 개발

"수소 이온 이동 원활, 수소 기체 투과는 억제"

한국화학연구원은 김태호·안수민 박사 연구팀이 강원대 조용훈 교수팀과 공동으로 수전해(물 전기분해) 장치를 활용해 친환경 수소를 생산할 때 성능을 80% 향상하는 전해질막을 개발했다고 1일 밝혔다.

연구팀은 수소 이온을 전달하는 부분과 막의 강도를 유지하는 부분을 나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1ｍ) 크기로 분리된 구조로 설계했다.

이 구조는 수소 이온이 원활하게 이동(높은 전도도)하게 하면서, 수소 기체 투과는 억제(낮은 투과율)할 수 있다.

'높은 전도도'와 '낮은 투과율'은 상충관계로 동시에 확보하기 쉽지 않은 개념이지만, 연구팀이 개발한 전해질막은 기존 상용막과 비교해 80도에서 1.6배 이상 향상된 수소 이온 전도도와 기존보다 약 3분의 1 수준의 낮은 수소 기체 투과율을 나타냈다.

결과적으로 수전해 장치에 적용한 결과 1.9V에서 약 6천㎃/㎠의 전류밀도를 나타냈는데, 이는 같은 조건에서 기존 상용막을 적용한 결과보다 80% 이상 증가한 수치라고 연구팀은 설명했다.

이번에 개발된 전해질막은 불소계 화합물을 사용하지 않아 제조·폐기 시 환경문제 발생을 줄일 수고, 가격이 상대적으로 저렴하다.

기존 상용막을 대체할 경우 수전해 장치 설치 비용과 운전 비용을 줄여 수소 생산단가를 낮출 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다.

이미혜 원장은 "이번 성과는 상용 수전해 전해질막이 갖는 성능·안전성 한계를 뛰어넘을 수 있는 원천 소재 기술"이라며 "100% 수입에 의존하는 고가 제품을 대체할 수 있는 국산화 소재 기술이 될 것"이라고 말했다.

/연합뉴스