연구자 '피·땀·눈물'에 수소 상용화 '바짝'…'R&D 힘' 뽐냈다(종합)

[2021 그린뉴딜엑스포] 수소 에너지 원천 기술 전시한 정부출연연구기관

관람객들이 6일 경기 고양시 킨텍스에서 열린 '2021 그린뉴딜 엑스포' 에서 부스를 둘러보고 있다. /사진=김휘선 기자 hwijpg@

6일 개막한 '2021 그린뉴딜엑스포'는 국내 수소 에너지 연구자들의 '피·땀·눈물'이 담긴 원천 기술 경연장이었다.

이날 경기 고양 킨텍스(KINTEX)의 그린뉴딜엑스포 현장에는 △국토교통과학기술진흥원(KAIA) △한국에너지기술연구원(에기연) △한국재료연구원(재료연) △한국화학연구원(화학연) △한국기계연구원(기계연) △한국과학기술연구원(KIST) 등 정부 출연 연구기관들이 부스를 열고 각자의 R&D(연구·개발) 성과를 뽐냈다.

탄소 배출 없는 '깨끗한 수소' 생산·유통 고심

이날 머니투데이가 둘러본 연구기관 부스에서는 '그린(green) 수소'를 생산해 안전하게 유통하기 위한 고민들이 엿보였다.

에기연은 메탄을 분해해 고순도 수소로 만드는 원천 기술과 잉여 전기를 활용해 물을 분해해 수소를 만드는 '그린 수소' 생산 기술, 암모니아를 활용한 수소 저장 기술 등을 선보였다. 특히 암모니아(NH3) 활용 수소 저장 기술은 분자 구조에 탄소가 없는 암모니아를 사용해 탄소 배출을 줄인다는 설명이다.

매연 등에 섞인 공기 중의 이산화탄소에서 수소를 생산하는 기술도 소개됐다. KIST가 집중 소개한 'e케미컬(e-Chemical)' 제조 기술은 공기 중에서 모은 이산화탄소로 수소뿐 아니라 그동안 석탄 연료로 제조했던 일산화탄소(CO)와 알콜의 일종인 메탄올, 부탄올 같은 고부가가치 물질까지 친환경적으로 만들 수 있는 기술이다. 수소도 물을 전기분해해 얻을 때 화석 연료로 발전한 전기를 쓰면 오히려 이산화탄소를 발생시키는데 'e케미컬' 기술은 오히려 공기 중 이산화탄소를 줄이고 수소 연료를 생산한다는 점에서 강점이 엿보인다.

액화수소부터 합금·연료전지 연구까지…안전성·효율성 극대화 주력

한국화학연구원(KRICT)이 6일 경기 고양 킨텍스(KINTEX)에서 열린 '2021 그린뉴딜엑스포' KRICT 부스에서 액상 유기 수소 저장체(LOHC)에 충전된 수소를 분리하는 기구를 전시하고 있다. /사진=백지수 기자

이날 소개된 기술 중에는 생산한 수소를 안전하게 저장·운반하고 효율적으로 이송해 실제 산업에서 활용하기 위한 연구 성과도 적잖았다.

화학연은 투명한 액체 형태의 탄화수소계 고리화학물질을 수소 저장체(MBP)로 사용한 액상 유기 수소 저장체(LOHC·Liquid organic Hydrogen Carrier) 기술을 선보였다. 이 기술을 활용하면 수소가 저장된 소량의 액체 상태 유기물을 백금 촉매제와 반응시켜 수소를 생산하고 곧바로 에너지원으로 사용할 수 있다. 화학연은 "액상 유기물 한 드럼통만 있어도 열기구를 띄울 수 있을 정도의 효율을 낼 수 있다"고 설명했다.


기계연은 비슷한 원리로 수소 연료를 드론에 실어 드론의 주행 효율을 높였다. 기계연이 선보인 드론용 수소 파워팩 개조 엔진과 플라즈마 DPF(매연저감장치) 기술은 일반 배터리로 20~30분밖에 주행하지 못하는 드론을 8~10시간 동안 주행할 수 있도록 한다.

재료연은 저렴한 촉매와 수소 연료 운송을 위한 특수 합금을 전시했다. 보통 수소 발생을 유도하는 촉매로는 백금이 많이 쓰이는데 구리·코발트 등 비교적 값싼 금속으로 수소 생산 효율을 높였다는 설명이다. 재료연은 입자가 작은 수소를 운송할 수 있도록 내구성을 높인 특수 소재 파이프도 소개했다.

미래 수소 도시 앞당길까…수소 활용 상용화 기술도

6일 경기 고양 킨텍스(KINTEX)에서 개막한 '2021 그린뉴딜엑스포'의 한국에너지기술연구원 부스에 전시된 가정용 수소연료전지 /사진=백지수 기자

이밖에 수소 에너지 상용화에 박차를 가할 기술들도 소개됐다. 에기연은 수소 에너지 상용화를 위한 고체 산화물 연료 전지를 주요 전시품으로 앞세웠다. 자동차용, 가정용, 빌딩용 등 다양한 용량으로 연료전지를 개발한 만큼 가까운 시일 내에 실제 산업계에서 활용될 수 있다는 설명이다.

지난해부터 울산·경기 안산·전북 전주 등에 수소 시범도시를 운영 중인 국토교통원은 부스에 수소 시범 도시부터 수소액화 파일럿 플랜트까지 실생활에 적용할 수 있는 수소 인프라를 모형으로 섬세하게 재현했다. 국토교통원은 실제 현장에서 쓰이는 수소저장 실린더와 수소연료전지 스택 등 전시된 관련 장비도 함께 전시했다.

평소 신재생에너지에 관심이 많다는 관람객 황주희(40)씨는 "국내 수소 발전이 어느 수준까지 이뤄졌는지 궁금해 부스를 찾았다"며 "수소 시범 도시 모형을 직접 보며 어렴풋이 알 수 있었다"고 말했다.