국내 연구진이 태양광 기반 그린수소 생산 장치의 내구성을 평가할 수 있는 기술을 확보했다. 미래 청정에너지로 주목받는 그린수소 생산 장치의 성능을 보다 정밀하게 측정할 수 있게 됐다.
KIST(한국과학기술연구원)는 서보라 수소·연료전지연구센터 선임연구원이 이끄는 연구팀이 실제 태양의 조도 데이터를 활용해 보다 정밀하게 그린수소 생산 장치의 내구성을 평가할 수 있는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 그린수소 생산 기술은 재생에너지를 통해 물을 전기 분해해 수소를 생산하는 기술이다. 탄소배출이 없어 미래형 청정에너지로 주목받는다.
연구팀이 개발한 평가기술은 1초 단위의 단계 지속시간을 갖는다. 단계 지속시간은 전압이 변하는 구간 사이에서 전압을 일정하게 유지하는 단계에 할당하는 시간이다. 단계 지속시간이 짧을수록 전력 변동을 엄밀하게 계측할 수 있어 더욱 정확한 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다. 이번 기술은 지금까지 개발된 기술 중 가장 짧은 단계 지속시간을 갖는다. 실제 태양광 에너지의 출력 변동성과 가장 유사한 정도다.
태양광 기반 그린수소 생산 장치의 성능을 판단하려면 신뢰도가 높은 내구성 평가기술이 필요하다. 연구팀은 태양광 패널에서 얻은 실제 태양 조도 데이터를 기반으로 전력이 변하는 동안 수전해를 구동하는 촉매, 전해질막, 분리판 등 핵심 소재들의 성능이 얼마만큼 낮아지는지 그 정도를 파악할 수 있는 분석법을 처음으로 제시했다.
이는 그린수소 생산 장치의 내구성 및 성능을 개선하기 위한 소재 및 부품 개발 지침으로 활용될 수 있을 것으로 보인다. 태양광을 활용하는 그린수소 생산 장치의 정확한 상태를 진단하고 잔여 수명을 예측해 설비 교체나 운영연장 여부 등을 판단할 수 있다.
또 해상풍력, 조력발전 등 다른 신재생에너지를 기반으로 한 그린수소 생산 장치의 성능을 평가하는 데에도 적용이 가능할 것으로 보인다.
연구를 이끈 서 선임연구원은 " 태양광 출력 변동성을 현실에 가장 가깝게 반영해 그린수소 생산 장치의 내구성을 평가한 첫 번째 시도"라며 "그린수소 생산 시스템에 대한 효율적인 설비 투자와 소재·부품 경쟁력 강화를 끌어낼 수 있을 것"이라고 밝혔다.
이번 연구는 KIST 주요 사업과 산업통상자원부의 소재부품 기술개발 사업의 지원을 받았다. 연구 결과는 국제 학술지 '에너지·환경과학'에 지난해 게재됐다.
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