한국에너지기술연구원(한문희 원장)은 물 분해를 통한 수소의 대량생산 공정기술로 전 세계적으로 주목받고 있는 ‘원자력수소 생산공정’ 중 가장 기술적 난제로 꼽히던 요오드화수소로부터 수소를 생산하는 공정을 한국형 고효율 공정으로 독자 개발, 시간당 3ℓ 규모의 수소생산 공정을 실증하는데 성공했다.

수소를 환경오염 없이 저렴하게 생산하려면 기존 화석연료가 아닌 지구상에 풍부한 물을 직접 분해해야 한다. 하지만 물은 수소와 산소가 매우 강하게 결합되어 있어서 이를 직접적으로 분해하기란 여간 어려운 것이 아니다.

이를 쉽게 분해하기 위해서 오랜 시간 여러 기술이 제안됐다. 이 가운데 열원으로 원자력을 이용하고 화학반응 매개체로 황과 요오드를 이용한 원자력수소 생산공정이 가장 효율적인 것으로 알려져 왔다.

그동안 세계 각국의 연구자들은 이 방법을 실용화하기 위해 많은 노력을 기울여 왔다. 이미 미국은 1970년대 중반부터 개발에 착수, 원자력수소 생산공정의 가능성을 확인했고 내년 실증을 목표로 연구개발 중이다. 이에 앞서 일본에서는 1999년 세계 최초로 시간당 1ℓ 규모의 수소생산을 실험실 규모로 실증함으로써 전 세계를 놀라게 했다.

우리나라도 원자력수소 생산의 중요성을 인지하고 선진국보다 30년 정도 늦었으나 2003년 후반부터 한국원자력연구원 주관으로 한국에너지기술연구원과 한국과학기술연구원 협동으로 연구개발에 착수했다.

우리의 과학기술에 대한 적극적인 투자와 국내 연구진들의 끊임없는 연구에 힘입어 2년 전 ‘한국형 고효율 공정’을 한국에너지기술연구원에서 개발했고 올해 1월초 일본의 1ℓ 규모에 이어 세계 두 번째로 시간당 3ℓ 규모의 수소 생산실증에 성공하는 쾌거를 이뤘다.

원자력수소 생산 공정은

△황산을 분해하는 공정

△분젠반응이라고 불리는 요오드화수소와 황산을 생산하는 공정

△요오드화수소로부터 수소를 생산하는 공정 등 크게 3개의 공정

   으로 구성돼 있다.

이 중 요오드화수소로부터 수소를 생산하는 공정이 가장 복잡하고 기술적으로도 어려워 공정을 실증하는데 많은 어려움이 있었다. 또한 에너지 소모량이 높아 공정 고효율화에 걸림돌로 작용했다.

이번 실증에 적용된 한국형 공정은 상온 운전이 가능하도록 설계돼 공정이 단순화됐고 이에 따라 실증을 위한 운전조건이 획기적으로 향상됐다.

또한 전기투석장치를 도입하여 농축공정의 고효율 화를 실현했고 독자 개발된 촉매를 사용, 요오드화수소 분해 효율을 향상시켜 미국·일본보다 높은 효율의 수소생산을 가능하게 했다