한국기계연구원은 국내 최초로 20kW급 고온 수전해 시스템의 설계·운전·평가 전 과정을 검증하며 전기효율 83%와 3000시간 이상 장기 운전에 성공했다고 29일 밝혔다.

친환경에너지연구본부 무탄소발전연구실 김영상 책임연구원 연구팀은 산업 현장에서 버려지는 200℃급 폐열을 활용해 수소 생산 효율을 크게 높이는 기술을 확보했다.

이를 통해 스팀 발생에 필요한 추가 전력을 줄이고, 수소 생산 단가를 기존 대비 25% 이상 낮출 수 있는 가능성을 입증했다.

이번에 개발된 20kW급 연료극지지형 고온 수전해 시스템은 저위발열량(LHV) 기준 전기효율이 83%에 이르며 시간당 6Nm³ 이상의 수소를 생산할 수 있다. 알칼라인이나 PEM 같은 기존 저온 수전해 기술과 비교해 전력 소비를 약 15% 줄일 수 있다는 점도 특징이다.

연구팀은 또 국내에서 처음으로 3000시간 이상 장기 운전을 이어가며 제어 안정성을 입증했다. 스팀 공급 불안정이나 정전 같은 변수에도 안정적으로 시스템을 가동, 상용화를 위한 기술적 기반을 다졌다. 장기적으로는 수소 생산 단가를 1kg당 3,000원 수준까지 낮출 수 있을 것으로 전망된다.

김 책임연구원은 “그동안 셀이나 스택 단위에 머물던 국내 연구가 이번 성과를 통해 시스템 단계까지 확장됐다”며 “산업 폐열을 연계한 고효율 수전해 기술은 탄소중립과 수소경제 실현에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

이번 연구는 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원의 지원으로 진행됐다. 기계연은 앞으로 전기효율 85% 이상을 목표로 초고효율 설계 기술과 AI 기반 진단·수명예측 기술을 개발해 상용화를 앞당긴다는 계획이다.