태양광 변동성에 손상 입는 수소생산장비 내구성 평가기술 개발

KIST 서보라 선임연구원팀, 태양광 출력 변동성 반영 평가기술 개발

태양광 발전에서 일어나는 출력 변동성을 정밀하게 반영해 수소를 생산하는 수전해 장치의 내구성을 정확히 평가하는 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 서보라 수소·연료전지연구센터 선임연구원팀이 실제 태양의 조도 데이터를 활용해 짧은 변동성을 반영할 수 있는 수전해 장치 내구성 평가기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

수전해 설비는 태양광 전력을 이용해 수소를 생산하는데, 전력 생산량이 계절이나 날씨에 따라 자주 바뀌다 보니 부품이 전력의 변동성을 견디지 못하고 손상되는 문제가 있다.

이런 수전해 부품 내구성을 평가할 수 있으면 최적의 부품 교체 시기를 파악할 수 있지만, 기존 내구성 평가 기술들은 태양광의 잦은 변동성을 전혀 반영하지 못해 왔다.

이에 연구팀은 조도 데이터와 수전해 스택 데이터를 분석해 조도 값을 전류밀도로 변환하고 이를 반영하는 평가 체계를 구축했다.

이 평가 기술은 1초가 지날 때마다 전압을 바꿀 수 있어 순환전압전류법 등 기존 기술이 전압 변화에 10초에서 3분까지 걸리는 것과 비교하면 훨씬 정밀하다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 이 평가기술을 바탕으로 수전해 장치 소재를 개발할 때 필요한 지표들도 제시했다.

전력 변동이 일어날 때 촉매와 전해질막 등 소재 성능 저하 정도를 파악하는 분석법과 촉매 용출량, 불소 배출량, 산화막 두께 등 성능 저하 지표도 제안했다.

이 기술은 태양광으로 수소를 생산하는 그린수소 생산 장치의 상태 진단과 잔여 수명 예측 등에 활용될 것으로 연구팀은 기대했다.

또 다른 신재생에너지에 활용하는 그린수소 생산 장치에도 적용할 수 있다고 연구팀은 덧붙였다.

서 선임연구원은 "태양광 출력 변동성을 현실에 가장 가깝게 반영해 그린수소 생산 장치의 내구성을 평가한 첫 번째 시도"라며 "그린수소 생산 시스템에 대한 효율적인 설비투자와 소재·부품 경쟁력 강화에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구 결과는 지난해 11월 국제학술지 '에너지 및 환경과학'에 실렸다.

/연합뉴스