그린수소 생산 기술 상용화 기반 제시

(왼쪽부터) 고려대 화공생명공학과 유승호 교수(교신저자), KIST 수소 연료전지연구단 이소영 책임박사(교신저자), 고려대 화공생명공학과 최영빈 석사연구원(제1저자), KIST 수소 연료전지연구단 이주연 박사후연구원(제1저자). 사진=고려대학교

고려대학교 화공생명공학과 유승호 교수 연구팀이 한국과학기술연구원(KIST) 이소영 박사 연구팀과 함께 차세대 수소 생산 기술 ‘음이온 교환막 수전해(AEMWE)’ 성능과 내구성을 높일 수 있는 다층 멤브레인 구조를 개발했다고 10일 밝혔다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘Advanced Composites and Hybrid Materials(IF=21.8)’ 온라인에 2025년 12월 10일 게재됐다.

수전해 기술은 물을 전기로 분해해 고순도 수소를 생산하는 핵심 기술이다. 기존 알칼라인 수전해 방식은 수소와 산소가 섞일 수 있어 효율과 안전성에 한계가 있었다. 이를 개선한 음이온 교환막 수전해 역시 높은 온도와 강한 알칼리 환경에서 안정적으로 작동하기 어렵다는 문제가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 기능을 분리한 다층 구조 멤브레인(분리막)을 설계했다. 가운데는 기계적 지지 역할을 하는 지르폰(Zirfon) 분리막을 두고, 양쪽에는 서로 다른 기능의 고분자 막을 결합한 TFA(Thin Film Assembled) 구조를 적용했다.

실험 결과, 새로 개발된 멤브레인은 기존 대비 수소 가스 투과도를 10배 이상 낮춰 수소와 산소가 섞이는 현상을 크게 줄였다. 또한 높은 전류에서도 안정적인 수소 생산 성능을 유지했으며, 저렴한 비귀금속 촉매를 사용한 경우에도 높은 성능을 보였다.

연구팀은 “AEMWE 기술 상용화를 위해 기능을 분리·복합화한 설계 전략이 중요하다”며 “이번 연구는 차세대 그린수소 생산 기술의 상용화 기반을 제시했다”고 말했다.

<문화경제 한시영 기자>