숙명여자대학교(총장 장윤금) 화공생명공학부 박경태 교수와 기계시스템학부 신지영, 박우성 교수 공동 연구팀이 소형원자로(SMR)와 고온수전해 방법을 활용해 경제성과 친환경을 동시에 잡은 수소 생산 공정을 제안했다. 기술이 상용화될 경우 수소경제 생태계 구축에 필수적인 청정수소 생산의 새로운 전기가 마련될 것으로 기대된다.

수소는 최근 화석연료를 대체할 청정에너지로 주목받고 있지만, 그 생산법에 따라 이산화탄소 배출이 전혀 없는 녹색수소, 이산화탄소를 배출하나 이를 포집하는 청색수소 그리고 이산화탄소를 배출하는 회색수소로 나누어진다. 현재 한국에서 생산되는 수소의 약 95%는 화석연료기반(납사 크래킹 또는 천연가스 개질 등)에 의한 부생수소로서 회색수소에 해당한다.

본 연구팀은 이점에 착안해 차세대 소형원전과 고온수전해를 활용한 수소생산 공정을 제안하고, 해당 공정의 환경 및 기술 경제성 평가를 수행했다. 그 결과 차세대 소형원전으로부터 열과 전기를 모두 공급받을 때 수소생산 단가는 $5.02/kg H2, 그리고 CO2 배출량은 0.36 kg/kg H2로 나타났다. 신재생에너지를 사용한 수소생산 방법에 준할 정도로 이산화탄소 배출량을 줄이면서도 생산 단가를 낮춰 뛰어난 가격 경쟁력을 기록한 것이다.

친환경 수소에너지는 높은 생산단가와 운송 비용 때문에 분산형 거점 수소생산 설비를 구축하는 것이 중요한 과제였다. 이번 연구결과는 이와 같은 문제를 해결하는데 도움을 줄 것으로 기대된다. 박경태 교수는 “최근 EU가 원전을 택소노미에 포함함에 따라 분산형 수소생산에 차세대 소형원전을 이용하는 것이 유력한 대안이 될 수 있다”며 “현재 정부의 목표치인 수소 1kg당 3,000원보다는 아직 비싸지만 앞으로 기술 수준이 발전함에 따라 점차 내려갈 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한편 현대엔지니어링의 의뢰를 받아 수행된 이번 연구 결과는 국제 저명 학술지인 Energy Conversion and Management(IF = 11.533, Mechanics 분야 상위 3%이내)에 8월 15일자로 정식 게재될 예정이다. 논문에는 화공생명공학부 석사 과정인 이정민 학생이 제1저자, 현대엔지니어링 이상일 실장, 계덕훈 매니저, 박현재 매니저가 참여저자, 박경태 교수, 신지영 교수, 박우성 교수가 공동교신저자로 참여했다. 현대엔지니어링 관계자는 “이번 연구를 통해 청정수소 생산에 차세대 고온가스로 원전이 기여할 수 있음을 입증했다”라고 밝혔다.

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