국내 액체수소 저장 및 수송 관련 전문가 한자리에 모이다

[인더스트리뉴스 최홍식 기자] 지구의 미래를 이끌 에너지원으로 수소가 가장 많이 언급된다. 수소는 열과 전기를 생산할 수 있음은 물론 온실가스 감축과 친환경 미래 구축을 위한 청정에너지로 주목받고 있다. 세계적으로 수소차가 증가하고 있는 상황이며, 수소연료전지 활용 역시 빠른 속도로 증가하고 있다.

수소경제 실현을 위해서는 낮은 가격으로 수소를 공급할 수 있는 수소 공급 밸류체인을 갖춰야 한다. 하지만 현재는 수송과 저장에 많은 비용이 들어 수소의 공급 가격이 높은 상황이며, 때문에 수소의 저장과 수송에 비용절감을 위해 기술 개발이 절실한 상황이다.

수소 활용 범위가 넓어지고 사용 횟수가 증가하면서 효율적으로 수소를 사용하기 위한 연구개발도 활발하게 이뤄지고 있다. 이러한 가운데 액체 유기 수소 수송체 개발 시스템 지식 클러스터 워크숍이 최근 개최됐다. 액체유기 수소 수송체(LOHC : Liquid Organic Hydrogen Carrier)는 수소를 수소화가 용이한 액체에 용해시켜 보관 및 수송을 한 후 탈수소화를 거쳐 수소를 재추출하는 방식이다. LOHC는 상온과 상압에서 수소를 1년간 1TW까지 보관 가능해 수소 보관의 안전성에서 뛰어난 방식이다. 또, 단열과 압축기술을 필요로 하지 않아 수소 보관 측면에서 장점을 가지고 있다.

지금 선진국에서는 수소경제사회로의 진입을 급속히 추진하고 있다. 특히 일본의 경우 2020년 도쿄올림픽 개최와 함께 수소경제사회 진입을 선언하는 것을 목표하고 있다. 이렇듯 급속하게 진행되고 있는 수소경제사회 진입 촉진 분위기에 힘입어 LOHC 기술 역시 빠르게 발전하고 있다. 현재까지 수소를 저장하고 수송하는데 압축탱크를 이용한 기체수소 튜브 트레일러 수송방법이 가장 많이 활용되고 있다. 때문에 조금 더 안전하고 효율적인 저장 및 수송 방법이 상용화 되어야 하며, LOHC를 활용한 기술의 국산화 역시 촉구되는 상황이다.

LOHC 기술은 상온‧상압에서 보관과 수송이 유리하다는 장점을 가지고 있지만 수소화와 탈수소화 과정에 필요한 에너지와 비용, 적절한 촉매선정을 고려해야 한다. LOHC를 연구하는 많은 사람들은 이 부분에 집중해서 에너지 손실과 비용을 줄이는 방법과 적절한 촉매에 대해 연구를 진행하고 있다. 이번 워크숍에서도 LOHC 지식클러스터 사업성과 및 추후 연구계획 등이 논의됐으며, 관련 업계 현황 및 연구 성과를 공유하고 함께 연구방향을 논의했다.

한국원자력연구원 중성자과학연구센터의 최용남 박사는 이번 워크숍에 대해 “1회성 행사가 아니라 국내 액화수소산업의 성장을 이끄는 데 기여할 것으로 생각되며, 지속적인 연구교류의 장이 될 것으로 생각된다”며, LOHC 리서치 센터의 성과와 연구진을 소개했다.

최 박사는 “LOHC 연구 그룹은 4개 그룹으로 구성돼 있으며 각 연도별 LOHC와 관련해 시스템개발, 데모시스템 개발, 촉매 반응기 설계 및 평가기술연구, 파일럿 플랜트 설계 등 각 단계별로 전문가들을 연구진으로 구성해 국내 LOHC 연구개발을 이끌어 나갈 예정이다”고 밝혔다.

LOHC 지식 클러스터 사업을 주관하고 있는 가천대학교 나노화학과 윤민영 교수는 지식클러스터 사업을 통해 국내외 LOHC 연구동향 현황 및 발전 방향을 공유했다. 윤 교수는 지난 10개월간 지식클러스터의 활동 및 앞으로 새로운 LOHC 연구단의 구성 및 연구 방향 등에 대해 발표했다.

한양대학교 화학공학과 서영웅 교수는 “LOHC 연구에 이어서 탈수소화 촉매와 반응 시스템이 매우 중요하다”며, “경제성을 담보하기 위해 필요한 요소기술 공유와 한계 돌파를 위한 아이디어가 많이 논의되어야 한다”고 강조했다. 포항공대 화학공학과 한정우 교수 역시 “새로운 매질의 LOHC 기술 개발이 필요한 상황에서 현재 계산을 통해 각 촉매에 따른 성능평가를 추진하고 있다”며 연구개발 성과를 공유했다.

KIST 연료전지센터 조영석 박사는 현재 KIST에서 연구개발중인 새로운 연료전지 구성방식을 설명하며 지속적으로 더 높은 효율의 연료전지를 개발하기 위해 노력하고 있음을 발표했다. 조 박사는 “수소는 연료전지로 활용했을 때 부산물이 물 밖에 없다. 따라서 친환경 미래를 위해서는 수소 활용에 적극적으로 나서야 하며, 신재생에너지로 수소를 생산하는 친환경 방식의 확립을 최종적으로 목표하고 있다”고 말했다.

UNIST 에너지 및 화학공학부의 임한권 교수는 화학프로세스와 경제성 분석방법이 결합된 iTEA 기업의 정의를 설명하며 수소의 테크닉과 경제성에 대해 설명했다. 이어서 국민대 응용화학과 윤성호 교수는 “현재 다양한 촉매의 특성과 반응결과 및 이질적인 촉매들의 합성으로 수소저장에 효율적인 촉매를 찾기 위해 연구를 진행하고 있다”며, 현재 진행하고 있는 연구에 대해 발표했다.

LOHC에 대한 국내외 전문가들의 발표는 긴 시간동안 진행됐다. 고려대 화학생명공학과 최정규 교수는 “선택적 분리막을 촉매 반응기의 벽으로 사용하는 융합형 분리막 반응기를 사용하면 LOHC로부터 효과적인 고순도 수소를 얻을 수 있다”고 밝혔다.

한국가스공사의 송택용 책임연구원은 “LOHC는 액체수소기술에 비해 탈수소화 등에 소요되는 비용이 높지만 일본의 경우 수소 저장방식에 있어 액체수소, LOHC 모두 활용하는 로드맵을 마련하고 있다”며, “전 세계적으로 빠르게 수소사회로 진입하고 있는 만큼 수소대량 사용에 대비해 다양한 수소저장방식이 논의되고 개발되어야 한다”고 언급했다. 송 책임연구원은 “수소화 및 탈수소화에 사용된 촉매의 경우 99% 이상 재사용이 가능하기에 촉매자체의 가격보다는 안정적인 수소화‧탈수소화 물질을 찾는 것이 관건이 될 것 같다”는 의견을 제시하기도 했다.

메타비스타 사외이사이자 Florida Solar Energy Center의 연구소장인 Ali Raissi 박사는 “지난 10월부터 대전 메타비스타 연구소에 상주하면서 연구를 진행하고 있다”며, “안전한 수소 사용을 위해 수소누출을 눈으로 확인할 수 있는 페인트를 개발하고 있다”고 밝혔다.

한편, 이번 워크숍을 공동 주관한 메타비스타 백종훈 대표는 “메타비스타는 액화수소기술을 보유하고 있지만 수소의 보관과 수송에도 높은 관심을 갖고 있다. 엑화수소는 물론 LOHC 기술에도 많은 관심을 갖고 학계와 협력해 순도 높은 수소추출을 위해 물질개발과 추출방식 연구 지원을 통해 LOHC 분야도 선도해 나가겠다”고 밝혔다.

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