KIST 연구팀, 그린수소 생산 장치 내구성 평가기술 개발

태양광 기반 내구성 평가 기술과 정전류법 및 순환전류법 내구성 평가 기술 비교. (자료제공=한국과학기술연구원)

한국과학기술연구원(KIST)은 수소·연료전지연구센터 서보라 박사 연구팀이 실제 태양의 조도 데이터를 활용해 1초 단위의 단계 지속시간을 갖는 그린수소 생산 장치의 내구성 평가기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

태양광 기반 그린수소 생산 장치의 성능저하 원인이 파악되더라도, 최적의 부품 교체 시기 및 신소재 개발을 위해선 내구성을 정밀하게 평가할 수 있는 기술이 요구된다. 하지만 현재까지는 단순히 전류를 순환하거나 일정하게 유지하는 방법으로 평가를 수행하면서, 태양광 출력 변동성 등을 정밀하게 반영하지 못했다.

KIST 연구팀은 태양광 패널에서 얻은 실제 태양 조도 데이터와 수전해 스택 데이터를 활용, 조도 값을 전류밀도로 변환하는 시뮬레이션 방법을 개발했다. 이를 통해 순환전압전류법 등 기존 내구성 평가기술에서 10초~3분까지 소요되던 단계 지속시간을 1초 단위로 단축했고, 이에 따라 태양광 출력 변동성을 실제와 유사하게 반영할 수 있게 됐다.

새롭게 개발한 내구성 평가기술은 태양광을 활용하는 그린수소 생산 장치의 정확한 상태진단 및 잔여 수명을 예측해 설비교체나 운영연장 여부 등을 판단할 수 있어 해상풍력, 조력발전 등 다른 신재생에너지 기반 그린수소 생산 장치의 성능 평가에도 적용이 가능할 것으로 연구팀은 내다봤다.

서보라 박사는 “이번 연구 성과는 태양광 출력 변동성을 현실에 가장 가깝게 반영해 그린수소 생산 장치의 내구성을 평가한 첫 번째 시도”라며 “그린수소 생산 시스템에 대한 효율적인 설비투자와 소재·부품 경쟁력 강화에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

과학기술정보통신부 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 결과는 국제학술지 ‘에너지 앤 환경과학(Energy & Environmental Science)’에 게재됐다.

류용환 기자 [e-mail]