1. 개요 가. 정의 퍀 수전해는 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 탄소중립 수소 생태계를 구축하는데 있어 매주 중요한 수소 생산 방식으로 특히 재생에너지와 연계하여 그린 수소를 생산할 수 있기 때문에 생산과정 중 를 배출하는 기타 수소 추출 또는 부생 수소 와는 구별 가능CO2 ( ) 퍀 수전해 시스템은 고온형과 저온형으로 구분되고 저온형은 크게 알칼라인 수전해, 양이온교환막 수전해 음이온교환막 수전해로 분류가능 , ▪이 중 음이온교환막 수전해의 경우 알칼라인 수전해의 특징인 저가의 비귀금속 소재를 사용할 수 있다는 점과 양이온교환막 수전해의 고순도의 수소를 고압으로 생산 가능하다는 장점이 융합된 형태로 고순도 수소를 고압으로 저렴하게 생산가능하기 때문에 차세대 수전해 기술로 분류 퍀 일반적으로 수전해 시스템은 크게 스택과 로 구성이 되고 수소를 , BOP(balance of plate) , 생산하는 핵심 부품인 스택은 와 그 외 부품들 MEA(membrane electrode assembly) 등 으로 구성(biploar plate, gasket, GDL, end plate ) 퍀 특히 음이온교환막 수전해의 경우 비귀금속의 저가 소재를 사용할 수 있으나 활성 및 , 내구성의 한계로 인해 이를 향상시키기 위한 노력이 요구됨과 동시에 개발된 소재 촉매 가 ( ) 부품 전극 스택 과 시스템으로 연계되는 전주기 통합 기술 개발이 필요( , MEA, ) 알칼라인 수전해 [ ] 양이온교환막 수전해 [ ] 음이온교환막 수전해 [ ] 출처 월간수소경제* : 4. 수전해용 차세대 핵심소재 - 2 - 나. 필요성 퍀 신기후체제 대응 및 수소경제 활성화 로드맵 그린뉴딜 정책 수립에 따른 수소기반 에너지 , 활용에 대한 국가적 관심 증대 에너지 산업구조 변화 수소 생산 저장 운송 활용을 위한 소재와 시스템 산업의 급격한 성장: · · ·▪ ▪수소경제 조기 정착 유도 대표적인 그린수소 생산방식인 수전해 기술의 고품위화를 통한 수소 생산 : 가격경쟁력 제고 ▪기술 경쟁력 및 주도권 선점 세대 음이온 교환막 수전해 소재 부품 시스템 성능 예측의 전주기적 : 3 - - - 기술 확보를 바탕으로 국내 수전해 기술 허브 역할 및 수소산업 육성으로 세대 수전해 3 핵심소재 부품 기반 확립 · 퍀 세대 음이온 교환막 수전해 원천기술 개발에 대한 수요 급증3 ▪고효율 저비용 신개념 수전해 기술 세대 수전해는 세대 알칼라인 수전해와 세대 · : 3 AEM 1 2 PEM 양이온 교환막 수전해의 장점이 융합된 형태로써 고 전류밀도 및 고압 고순도 수소생산을 통한 ( ) , · 고효율화와 비귀금속 촉매 사용 및 간헐적 구동이 가능함을 통한 저비용화 달성 측면에서 유리 ▪내구성 향상 기술 확보 비귀금속 촉매 사용으로 인한 촉매 소재 단위의 내구성 및 반응속도 : 결정단계로 작용하는 산소발생전극 단위에서의 창의적 내구성 개선 전략이 요구됨 퍀 시스템 단위에서의 촉매 성능 실증 연구 및 액체 반응에 특화된 전극 연구 부재 ▪기존 연구는 촉매합성과 촉매단위에서의 특성평가에 국한되어 왔으며 촉매 시스템 연계기술의 , - 핵심인 전극에 대한 체계적 구체적 연구는 부족 · ▪기존 전극 연구는 고가의 귀금속 등 촉매가 적용된 기체 반응 중심의 박막 전극 또는 단순 (Pt, Ir ) 금속 전극 표면 처리 기술 개발이 주를 이루고 있음 ▪기존 연구는 전극의 특성을 고려하지 않고 수소생산 목표량을 정하여 수전해 스택을 AEM 구동하였지만 전극이 가진 전기화학적 특성을 고려하여 최고의 성능 및 내구성을 가질 수 있는 , 전류를 설정하여 수전해 스택을 구동할 필요가 있으며 그에 대한 개발 실증 연구가 필요함/ ▪상기 기술을 고담지 비귀금속 촉매층이 존재하는 액체 반응 중심의 세대 수전해용 전극에 3 AEM 적용하는 것은 수소생산 효율 및 내구성 측면에서 명확한 한계점을 보이고 있음