에너지기술연구원, 고성능 분리막 수소 생산·정제 기술 개발
에너지기술연구원, 고성능 분리막 수소 생산·정제 기술 개발
  • 조성구 기자
  • 승인 2019.08.22 16:07
  • 댓글 0
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안정성-경제성 개선된 '복합막 팔라듐 분리막' 제조 성공
현지공급형 수소스테이션 적용 등 다양한 활용 기대

[한국에너지신문] 최근 정부가 수소경제 산업 생태계 구축에 힘을 모으는 상황에서 천연가스, 바이오매스 등 합성가스에서 안정적으로 고순도 수소를 생산하고 정제하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발돼 주목된다.

한국에너지기술연구원(원장 곽병성)은 기존 기술의 문제를 극복하고 효율적으로 수소를 생산 및 정제할 수 있는 ‘복합막 형태의 팔라듐 분리막 기반 수소 생산·정제 핵심 기술’을 개발하는데 성공했다. 

현재 널리 이용되는 천연가스 기반 수소생산 기술은 촉매반응을 적용한 메탄 수증기 변환 방식이다. 수증기 변환에 의해 메탄은 수소와 일산화탄소로 구성된 합성가스로 전환되며, 생성된 합성가스는 PSA(Pressure Swing Absorption) 등의 분리·정제 공정을 통해 고순도 수소를 생산하게 된다.

하지만 기존의 메탄 수증기 변환 방식은 700~900℃의 고온에서 운전되기 때문에 열내구성이 우수한 소재로 구성해야 하고, 분리 공정과 후속 정제 공정이 분리돼 있기 때문에 넓은 설치장소와 설치비용이 필요하다.

이번에 개발된 신기술은 기존의 메탄 수증기 변환 방식에 팔라듐 분리막을 활용하면 500~550℃의 낮은 온도에서도 운전이 가능하고, 별도의 정제 공정을 추가하지 않아도 합성가스 중 수소만을 선택적으로 분리·정제해 보다 높은 효율로 고순도 수소를 생산할 수 있다.

또한 합성가스에서 수소만 분리해내기 때문에 남아있는 이산화탄소를 보다 쉽게 포집할 수 있어 온실가스 감축과 친환경에너지 확산에도 기여할 수 있다는 장점이 있다.

특히 연구진은 ‘무전해도금법’을 독자적으로 개발해 팔라듐 두께를 얇게 형성해 경제적인 복합막 방식의 분리막 기법을 개발했다.

이 기술은 도금액 내에 포함된 팔라듐을 기존의 방식보다 10% 가량 높은 99.5% 이상 활용할 수 있으며, 현재 판매되고 있는 팔라듐 포일막 대비 3~5배 낮은 5마이크로미터 이하의 두께로 코팅이 가능해 우수한 수소 정제가 가능하다.

연구를 이끈 이신근 책임연구원은 “향후 재생에너지 및 친환경에너지원을 이용한 수소 생산방식에서 효율 향상을 위해 핵심적으로 적용할 수 있으며, 특히 현지공급형(On-Site) 고순도 수소 생산·정제 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대한다”고 밝혔다.   


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