[가스신문=남영태 기자] 지난해 태양전지와 연동해 수소를 생산하는 시스템인 ‘태양광 광수전해시스템’을 1L/hr급으로 국내 최초 개발한 엘켐텍이 1년만에 7.7L/hr규모로 성능을 개선함에 따라 정부 재생에너지 3020정책과 연계한 무공해 수소생산기술 확보에 이바지할 것으로 기대된다.

PEM수전해분야 전문기업인 ㈜엘켐텍(대표 문상봉)은 지난 2017년 UNIST(울산과학기술원) 이재성 교수팀과 협력해 태양전지와 연동해 1L/hr의 수소를 생산할 수 있는 시스템을 최근 7.7L/hr규모로 성능개선했다고 지난 15일 밝혔다. 회사 측에 따르면 최근 산업기술평가원의 입회하에 관련 성능 인증도 완료했다.

국내 관련 학계 자료에 따르면 PEM형 수소발생기에 대한 사업화에 대한 계획은 마련돼 추진되고 있으며 2020년부터 PEM형과 AEM형이 가속화될 것으로 전망된다. 이에 비해 광수전해 시스템은 2035년을 기점으로 형성될 것으로 내다보고 있어, 현재 광수전해 기술은 상용화 단계가 아닌 연구·개발단계에 있는 상황이다.

특히 광촉매 물질 및 광전극은 소규모 랩에서 성능을 구현할 경우, 높은 광전류 및 수소 발생효율이 나타낸다. 그러나 광전극을 대면화하면서 FTO나 ITO등 투명 광전극으로 사용되는 기판이 가진 고유의 저항 문제로 인해 광촉매 성능이 급격히 감소하는 등 대면적화에 난점이 있다.

또한 광촉매 물질의 내구성 등은 현재 상용화된 PEM이나 AEM형식의 수소 발생기술에 비해 낮은 상태로, 이를 해결하기 위한 연구개발 노력이 지속적으로 이어지고 있다.

이에 지난 2015년부터 UNIST 이재성 교수 연구팀과 광수전해 관련 정부 과제를 통해 협력하고 있는 엘켐텍은 이러한 문제를 극복하기 위해 광전극 저항을 최소화하고, 코팅 시 소요되는 공정 시간을 최소화하는 방향으로 연구개발을 진행했다고 설명했다.

엘켐텍 관계자는 “BiVO₄(비스무스 바나데이트)를 5㎝×5㎝크기의 광전극으로 코팅해, 공정시간을 기존 대비 약 1/4 단축해 양산성을 높였다”며 “이를 통해 1L/hr급의 수소발생시스템 및 광수전해셀에 대해 7.7L/hr규모로 성능을 향상시켰으며, 현재 내구성 평가 등을 위해 데모장치를 마곡 신사옥에 설치해 성능 개선을 통한 상용화에 집중하고 있다”고 말했다.

한편, 엘켐텍은 지난 2003년 수전해 기술로 사업을 시작해, 수전해 원천기술인 막전극접합체(MEA) 및 대용량 수소 발생용 수전해 시스템 개발 등 전기분해 기술로 살균, 수소수, 수소에너지분야에 특화된 기술력을 보유했다.