수소차 시장의 성장을 이끌 핵심요소로 꼽히고 있는 ‘경제적 비용의 고효율 수소생산 원천기술’이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국에너지기술연구원 수소연구단 윤왕래 박사 연구진은 도시가스 파이프라인을 연결만 하면 바로 도심지 또는 수요처 인근에서 99.999% 이상의 고순도 수소를 저렴하게 생산 및 공급할 수 있는 ‘현장생산형 고순도 수소생산 유닛’ 원천설계 및 엔지니어링 기술을 100% 국산화했다.

‘현장생산형 고순도 수소생산기술’은 수소경제 이행을 위한 초기 핵심인프라 시설로 천연가스와 수증기가 반응해 각각의 반응물에 내재된 수소를 뽑아내는 리포밍 모듈과 여기에 포함된 일산화탄소, 이산화탄소, 미반응 메탄 등의 불순물을 흡착·분리해 99.999% 이상의 고순도 수소를 생산하는 정제 모듈(VPSA)의 조합으로 구성됐다.

시스템 효율에 가장 중요한 영향을 미치는 개질반응기의 열 및 물질전달 설계가 중요한데 이를 위해 열교환 일체형 대류 열전달 개질기를 설계함과 동시에 발열반응 자동제어 열교환형 수성가스 전이반응기를 모듈화 원천 설계함으로써 콤팩트화 및 고효율화를 기했다.

이번 ‘현장생산형 고순도 수소생산 유닛’ 기술은 미국 에너지부와 일본 NEDO에서 초기 수소에너지 보급사양 중 제시한 수소생산효율 75~80%를 상회하는 81%의 고효율을 기록했으며, 기존의 LNG 공급망을 활용해 추가 인프라 투자 없이 쉽고 안정적으로 경제적인 수소생산·공급이 가능하다는 점에서 충분한 경쟁력이 있음을 반증하고 있다.

연구책임자인 윤왕래 박사는 “이 기술은 부생수소와 함께 초기 수소경제 이행의 핵심공급원으로서 매우 중요한 역할을 할 것”이라며, “자발적 시장진입의 전제로서 대당 10억 원 이하의 비용경제성과 더불어 효율 80% 이상, CO 농도 0.2ppm 이하, 안정적 가동 등 시스템 성능 관련 신뢰성 있는 품질데이터가 확보되어야 한다”고 강조했다.