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수소는 포스트 화석연료 시대를 이끌 미래 신재생에너지의 대표주자다. 세계 각국은 오는 2015년 수소연료전지차 상용화를 전후해 이른바 수소경제 시대로의 이양이 본격화될 것으로 내다보고 있다. 그리고 이에 발맞춰 초기 수소경제의 양대 축으로 불리는 가정용 연료전지 시스템과 수소연료전지차를 위한 중소형 수소생산 시스템, 특히 천연가스 증기 개질(SMR) 공정용 개질기의 개발에 박차를 가하고 있다.
사실 수소생산은 태양광ㆍ풍력 등 자연에너지에서 얻은 전기로 물을 전기분해하는 것이 친환경에너지ㆍ무한에너지라는 수소 본연의 가치를 살릴 이상적 방법이다. 하지만 SMR가 현존하는 가장 저렴한 수소제조 공정이라는 점에서 최소 2020년까지 연료용 수소생산을 주도할 것이라는 게 전문가들의 판단이다. SMR의 핵심인 개질기 개발은 수소경제 연착륙의 필요충분 조건인 셈이다.
한국에너지기술연구원 수소연료전지연구단 윤왕래 박사팀은 명실공히 이 분야의 국내 최강 연구팀으로 꼽힌다. 지난 2000년대 초반부터 개질기 국산화의 중요성을 인식하고 관련연구에 주력, 국내 최초로 가정용 연료전지시스템에 채용된 1㎾급 고분자전해질연료전지(PEMFC)용 개질기의 개발에 성공한 것.
윤 박사는 "개질기의 성능을 판단하는 척도는 열효율과 크기"라며 "이번에 개발된 제품은 열효율 80%, 크기 13리터로 세계 최강의 일본 제품과 동등한 수준"이라고 밝혔다.
현재 남아 있는 과제는 내구성 확보다. 개발시기가 3~5년 앞선 일본 기업들은 성능과 내구성이 모두 검증된 반면 우리는 그렇지 못하기 때문이다. 연구팀의 일원인 정운호 박사는 "현재 현대하이스코에 기술이전을 완료, 가정용 연료전지시스템 모니터링 및 그린홈 보급 사업을 활용한 장기 운전 안정성 검증에 돌입했다"고 설명했다.
특히 윤 박사팀은 1㎾급 개질기를 모태로 이미 3㎾와 5㎾급 모델의 국산화에도 성공한 상태다. 정 박사는 "50㎾급 PEMFC용 개질기의 개발을 최종 지향점으로 삼고 있다"며 "일단 올해 말까지 건물용 연료전지시스템에 적용 가능한 10㎾급 모델 개발을 완료할 방침"이라고 전했다.
연구팀은 수소연료전지차를 위한 수소충전소용 SMR 개질기에서도 주목할 만한 성과를 거뒀다. 2006년 에기연 내에 설치된 시간당 수소생산량 20N㎥의 수소충전소에 자체 개발한 개질기를 탑재, 운용 중에 있는 것. 정 박사는 "수소충전소용 개질기는 상대적으로 크기보다는 가격이 중요하다"며 "설계ㆍ운용기술의 고도화를 통해 경쟁력을 확보, 향후 2~3년이면 국내 수소충전소를 상대로 보급이 가능할 것으로 기대하고 있다"고 밝혔다.
정 박사는 이어 "전체 SMR 방식 수소생산시스템에서 개질기의 가격 비중이 약 30%를 차지한다"며 "전 세계 연료용 수소 수요가 2010년 775톤에서 2015년 5만5,000톤, 2020년 41만8,000톤으로 폭증이 예상되는 만큼 개질기의 국산화는 국가 에너지 혁신의 근간이 될 것"이라고 강조했다.
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