▲ SMR 개질기 단위 공정 출처- 아이유뉴스.

■ 기술의 정의
기체나 액체 탄화수소로부터 수소와 탄소로의 분해를 통해 무탄소의 수소를 제조하는 기술

■ 기술실현의 장애요인
. 탄화수소로부터 수소를 얻는 반응과 관련된 많은 연구 결과가 있어서 상용화가 곧 이루어질 수 있을 것으로 보이며, 국내에서도 후속 연구와 함께 상용화에 대비한 공업소유권의 확보에도 노력이 필요할 것

■ 기술의 예상 실용화 시기
1~2년 후 . 현대·기아자동차, GM, 혼다, 도요타 등 유수의 완성차 메이커들은 오는 2015년을 수소연료 전지차 상용화 시점으로 정하고 막바지 기술 고도화에 박차를 가하고 있음

■ 기술개발동향

○ 한국
. 한국과학기술연구원은 고분자전해질 연료전지에 수소를 공급하기 위한 탄화수소 개질기와
알칼리수소화물 분해 장치를 연구로 개질기도 개발
. 한국에너지기술연구원은 시스템의 경량화 및 컴팩트화와 열효율 증진에 따른 이산화탄소
발생량을 감축할 수 있는 공정을 완성
. 국민대학교는 LPG 연료를 사용한 부분 산화 공정 플라즈마 개질 기술을 개발하여 수소 생
산 조건의 최적화 실험 수행
. 한국에너지기술연구원에서는 중소형의 수소제조 장치에 적합한 ‘미세유로 가열기를 이용한
탄화수소 개질장치’를 개발

○ 미국
. 미국과 일본은 박막 전해질을 개발하는 세라믹 공정으로 저항을 감소시키고 출력을
배가하며 SOFC의 코스트를 낮추는 연구를 하고 있으며, 최근 니켈 비스디포스핀(Ni
bisdiphosphine) 촉매를 선보임

○ 일본
. 일본에서는 대규모 공정을 기반으로 한 고압 연속 운전이 전제조건인 PSA(Pressure
Swing Adsorption)에 의한 수소스테이션용 개질시스템 개발

▲ 수전해 단위세의 구조 출처- H-TEC.

고압수소생산용 수전해 제조기술

■ 기술의 정의
순수한 물로부터 전기분해에 의해 수소를 제조하는 고분자전해질 막을 이용한 수전해(polymer electrolyte membrane electrolysis, PEME) 방식

■ 기술실현의 장애요인
. PEMWE(polymer electrolyte membrane water electrolysis)의 기술개발은 전류 효율을 크게 좌우하는 격막과 전극(양·음극)의 개발 및 이들의 MEA 제조, 셀 전압을 좌우하는 집전체 제조기술, 유로구조 기술(분리판), 이러한 재료들로 이루어지는 셀 제작기술, 셀 대형화, 셀 적층 스택 기술이 필요

■ 기술의 예상 실용화 시기
7~8년 후. 전 세계에서 건설되고 있는 수소스테이션의 수소제조 방법으로 물 전기분해 장치가 상당량을 차지하고 있으며, 앞으로 고압의 수소를 생산하는 물 전기분해 기술이 개발되면 더욱 확산될 것으로 판단되나 그 시기는 7~8년 후로 예상

■ 기술개발동향

○ 한국
. 수소사업단에서는 PEM 방식의 수전해장치에서 상용화된 나피온(Nafion) 등의 과불소계 고
체고분자전해질 막들을 대체할 탄화수소계 유무기 복합막의 연구 진행

○ 미국
. 알카라인 물 전기분해 및 고체고분자전해질 물 전기분해 연구개발은 고압생산 및 전해
장치의 저렴화를 중심으로 연구가 수행되고 있음

○ 일본
. 혼다사의 수전해시스템은 최대 350기압까지 가압 가능하고 수소발생량 0.7N㎥ H₂/
hr(1.5kg/day), 부피가 0.37㎥인 차압식 고전압 수전해시스템 개발

○ 유럽
. 독일 울름(Ulm)대학교는 금과 팔라듐의 결정성과 표면상태에 따른 수소발생 능력에 대한
연구를 진행 중

▲ 고체고분자 전해질 수전해 과정 출처-한국과학기술정보연구원.

태양광으로 물을 분해하는 수소제조기술 (Solar Fuel)

■ 기술의 정의
태양광을 에너지원으로, 물을 원료로 수소를 생산하는 기술

■ 기술실현의 장애요인
. 물 전기분해에 의한 수소 생산 기술은 값비싼 전기료 때문에 화석연료 수준의 가격경쟁력 확보가 어려움
. 빛에너지를 흡수하는 반도체의 효율 개선과 촉매의 효율향상

■ 기술의 예상 실용화 시기
7~8년 후. 기술의 예상 실현시기는 2016~2020년 이후로 전망

■ 기술개발동향
○ 한국
한국에너지기술연구원은 태양열을 이용해 수소를 생산하는 ‘초고온 고집광 태양로’ 기술을
개발
. 포항공과대학교는 서로 다른 반도체를 접합해 광전극을 만드는 기술과 광전극 표면을 여러
개의 나노막대로 조립하는 기술 개발에 성공
. 명지대학교는 백금촉매를 이용해 태양광 수소 생산 비용을 절감하는 방법을 개발

○ 스웨덴
. 웁사라대학교는 녹조류를 이용하고 태양광 에너지로부터 수소를 생산하는 생물학적 방법의
효율성 향상 입증

○ 스위스
. 로잔연방공과대학은 태양에너지, 물, 나노-녹(nano-rust)을 이용하여 수소를 제조하는
방법을 개발 중

○ 일본
. WE-NET hydrogen programme에서 운전전류 밀도>1A/㎠ 조건에서 90% 이상의 효율을
갖는 전해조 개발