에너지연, 차세대 수전해 SOEC 스택 국산화 성공

한국에너지기술연구원(이하 에너지연)이 차세대 수전해 기술인 고체산화물수전해전지(SOEC) 스택 제조 기술을 국산화하는 데 성공했다.

4일 에너지연은 수소연구단 유지행 박사 연구진이 국산 SOEC 스택 제조 기술을 개발했다고 밝혔다.

차세대 수전해 기술인 SOEC는 섭씨 850도에 이르는 고온의 수증기를 활용하는데 고온에서는 저온보다 상대적으로 적은 양의 전기가 필요해 더욱 효율적인 방식으로 수소를 생산할 수 있다는 장점이 있다. 

또 고체산화물연료전지(SOFC)의 세라믹 계열 고체산화물 전해질을 사용하기 때문에 부식에 대한 내구성이 뛰어나고 유지보수가 쉽다. 즉 고온 운전에 대비한 내구성만 확보한다면 현재로서 가장 친환경적인 방식으로 고효율 수소를 생산할 수 있기 때문에 SOEC가 미래 시대의 수전해 방식으로 주목받고 있다.

이에 연구진은 국산 SOEC 스택 제조 기술 개발에 착수, 스택을 구성하는 금속분리판을 일정한 패턴으로 찍어내고, 각각의 셀을 견고하게 밀봉하는 기술을 적용해 저렴하면서도 안정적인 성능을 발휘할 수 있도록 하는 데 성공했다.

연구진은 먼저 요철 구조의 돌기를 배열해 유로(流路, 수소와 산소가 섞이지 않고 흐를 수 있도록 유도하는 길)를 도장처럼 찍어내는 프레스 성형 공법을 적용한 분리판 제조 기술을 개발했다. 이를 이용하면 하루에 1,000개 이상의 분리판을 만들 수 있어 제조 단가와 시간을 모두 개선할 수 있다는 게 연구진의 설명이다.

또 스택에 공급된 전력이 손실 없이 사용되도록 셀, 분리판과의 접촉면적을 최대화해 각 셀이 균일하고 극대화된 성능을 발휘할 수 있도록 설계하고, 적층된 부품들을 견고하게 밀봉하는 브레이징 접합기술을 적용해 유리 밀봉재 사용을 절반으로 줄였다.

이러한 기술들로 8kW급 단일 스택을 제작한 결과 2,500시간 동안 안정적으로 작동하며 하루에 5.7kg의 수소를 생산했다고 연구진은 설명했다.

에너지연은 이번에 개발된 기술을 삼성전기와 범한퓨얼셀에 이전했으며 앞으로도 이전 기업과 협력해 수소 관련 기술의 국산화를 가속화한다는 계획이다.