한전은 이산화탄소(CO₂) 포집 및 수소 정제설비가 필요 없는 블루수소 생산의 핵심기술인 금속 소재를 개발했다고 밝혔다.
한전은 전력연구원에서 2020년부터 올 6월까지 한국중부발전(주)과 함께 ‘산화·환원 소재를 이용한 연료전지 발전용 블루수소 생산기술 개발’ 과제를 수행했다. 블루수소는 석탄, 천연가스 등과 같은 화석연료를 이용해 수소를 생산하기 때문에 생산과정에서 CO₂가 발생한다. 그러나 발생한 CO₂를 포집해 산업, 농업 등에 활용하거나 땅속에 저장해 대기 중에 배출하지 않기 때문에 청정수소로 분류된다.

일반적인 블루수소 생산기술은 그레이수소(화석연료를 이용하여 생산한 수소) 생산공정에 CO₂ 포집기술을 적용하는 것으로, 현재 전 세계적으로 약 8개의 블루수소 생산 플랜트가 운영되고 있다. 그러나 블루수소의 생산비용은 그레이수소의 1.5배로 높고, 포집된 CO₂의 처리 문제로 인해 확대 보급되지 못하는 실정이다.

이번에 두 기관의 협력으로 개발된 금속 소재는 많은 에너지와 비용이 소요되는 수소 정제설비와 CO₂의 포집설비 없이 고순도의 수소와 CO₂를 분리하여 생산할 수 있다. 이 금속 소재는 증기와의 산화반응을 통해 고순도 수소를 생산하고 화석연료와의 환원반응을 통해 CO₂를 생산하는 원리를 이용한 것이다. 반복적인 산화환원반응(레독스)을 바탕으로 블루수소를 생산하는 기술이다.

한전은 해당 금속 소재의 블루수소 생산성능에 대한 평가를 진행했다. 그 결과 유럽연합 프로젝트에서 개발한 소재와 비교해 약 1.4배의 생산성능을 확인할 수 있는 시험성적서를 발급받았다. 또 장개니구성 성능시험에서 블루수소 생산에 이 금속소재를 적용한 결과 6개월 이상 연속사용에 성공한 것으로 나타났다. 여기서 생산성능이란 산화환원소재의 단위질량 당 생산할 수 있는 수소의 양을 측정한 값을 말한다.

현재 이 금속 소재는 한전 전력연구원에 있는 20kW(킬로와트)급 블루수소 생산시스템에 적용돼 블루수소 생산성능시험을 진행 중이다. 향후 한전 전력연구원은 발전사와 협력해 ‘산화환원 소재를 이용한 1MW(메가와트) 블루수소 생산시스템 개발’을 추진할 계획이다. 또 수소융합얼라이언스와 협력해 차세대 블루수소 생산기술의 핵심소재에 대한 국제표준 개발에도 착수했다.

한전 관계자는 “두 기관이 함께 개발한 금속 소재를 호라용하면 복잡한 시스템으로 구성된 기존의 수소생산공정을 획기적으로 축소해 블루수소의 생산비용을 큰 폭으로 줄일 수 있다”며 “이를 통해 전력에너지산업의 탄소중립 달성에 크게 기여할 것”이라고 말했다.