[가스신문 = 양인범 기자] “연료전지만이 아닌 수소 연소 메커니즘에 대한 연구를 통해 수소경제를 앞당길 수 있습니다.”

지난해 과학기술정보통신부는 ‘혁신성장 선도 고급연구인재 성장 지원(KIURI)’사업의 신규 연구단으로 인하대학교를 선정했다. 인하대의 ‘차세대 수소 기반 기계시스템 KIURI 연구단’에 소속된 조현석 박사는 9년간 일본에서 수소와 연소 분야를 연구했다.

“저의 주 연구 분야는 복사열전달 및 열화학 싸이클을 이용한 물분해 수소 생산입니다. 인하대에서 석사까지 마친 후 한국에너지기술연구원의 신재생에너지센터에서 3년 정도 근무를 한 뒤 일본의 니이가타 국립대학에서 박사학위를 마치고 조교로 연구와 지도를 해오다가, 작년에 한국에 돌아왔습니다.”

그는 일본에서 그린수소 생산을 위한 연구와 교육을 수행했다.

“일본은 ‘환태평양 태양 연료(수소) 연구 센터’를 설립하고, 한국의 에너지기술연구원, 미국의 NREL, 호주 에너지연구소 (CSIRO), 독일의 우주항공연구소(DLR), 일본의 에너지연구소와 함께 태양열을 이용한 물분해 수소 생산 연구를 중점적으로 실시하고 있습니다. 제가 주로 수행한 연구는 ‘태양열을 이용한 열화학 물분해 싸이클 수소 생산’입니다. 일반적인 수전해 수소 생산이 아닌, 고온 열에너지를 이용해 산화/환원 반응의 촉매를 통해 생산하는 기술입니다.”

조 박사는 한국에 돌아온 작년부터 수소 연소 분야 연구를 본격적으로 하고 있다. 인하대 KIURI 연구단에서 수소의 생산, 저장, 운송, 활용하는 모든 연구를 다루기 때문이다.

“저는 열전달 고온상의 반응에 대해 연구해왔기 때문에 연구단에서는 수소 연소 시 발생하는 특성을 해석하고, 그 결과를 반영해 연소기기의 새로운 구조나 반응매커니즘 등을 개발하고 있습니다. 또한, 키우리연구단에 합류한 뒤 경동나비엔과 기업수탁과제로 수소보일러 연구도 진행하고 있습니다.”

수소경제에 대한 관심이 높아지지만, 아직 수소 자체의 연소기 연구는 초기 단계다. 그는 수소의 연소 특성에 대해 더 많은 연구가 필요하다고 말했다.

“기존의 연구들은 천연가스 및 합성가스 등을 기반으로 하기에 수소 중심의 연소 특성 연구는 활용할 연구자료가 많지 않습니다. 이 때문에 수소 연소의 특성을 분석할수 있는(Non-C fuel/무탄소연료) 높은 정밀도의 새로운 측정장치 등과 함께, 수소를 연소의 주 대상(Main material)으로 한 연구결과들이 좀 더 필요하며, 이런 결과를 바탕으로 수소연소기기 인증법, 표준화 등이 꼭 필요하다 생각합니다.”

조현석 박사는 수소경제가 활성화되기 위해 해결해야 할 과제가 많다고 설명했다.

“연소나 연료전지 등의 수소 활용은 많은 연구가 이루어지고 있습니다만, 상대적으로 저장 및 이송에는 아직 과제들이 많다고 생각합니다. 고압의 수소 저장 또는 액화 수소의 생산 등의 연구가 좀 더 진행되면 수소경제의 활성화에 확실한 가속도가 붙을 것이라 생각합니다.”

조 박사는 앞으로 수소 연소시 발생하는 메커니즘에 대해 새로운 연구를 진행할 계획이다.

“기계공학 기반의 연소를 해석하는 연소공학과 화학공학(전산화학)의 융합을 통해 좀 더 근원적인 차원에서 연소를 해석하려는 시도입니다. 이런 연구가 진행된다면 수소 연소시 발생하는 반응장, 유동장, 배출가스 생성 매커니즘 등을 새로운 시각에서 해석하는 기틀을 마련하는 것이 목표입니다. 앞으로 수소 센서 및 연소 기기의 설계에 중요한 기준안을 제시할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.”