[국토경제신문 최지희 기자] 천연가스, 바이오매스 등을 포함한 합성가스에서 고순도 수소를 생산하고 정제할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국에너지기술연구원은 ‘복합막 형태의 팔라듐 분리막 기반 수소 생산·정제기술’을 개발했다고 20일 밝혔다. 

현재는 천연가스 기반 수소 생산에 촉매반응을 적용한 메탄 수증기 변환 방식이 주로 이용되고 있다.  
수증기 변환에 의해 메탄이 수소와 일산화탄소로 구성된 합성가스로 전환되며 합성가스의 분리·정제 공정을 통해 고순도 수소가 생산된다. 
그러나 기존 메탄 수증기 변환 방식은 700~900℃의 고온에서 이뤄져 소재가 열내구성이 우수해야 하고 분리와 정제 공정이 분리돼 있어 넓은 설치장소와 많은 비용이 필요하다는 단점이 있다. 

이번에 개발된 기술은 기존 메탄 수증기 변환 방식에 복합막 형태의 팔라듐 분리막을 활용한 것이다. 
500~550℃에서도 운전이 가능하고 별도의 정제 공정을 추가하지 않아도 합성가스 중 수소만 선택적으로 분리·정제해 고순도 수소를 생산할 수 있다. 
합성가스에서 수소만 분리하기 때문에 이산화탄소를 보다 쉽게 포집할 수 있어 온실가스 감축과 친환경에너지 확산에도 기여할 것으로 기대된다. 

그동안 복합막 형태는 팔라듐 두께를 얇게 할 수 있고 수소 생산·정제 공정에 적용하기 위한 모듈화가 용이하나 얇으면서도 미세구멍 없이 수소만 투과하도록 코팅하는 것은 어려운 기술로 평가받아 왔다.   

이번에 에기연 연구진은 팔라듐 분리막 코팅 공정의 핵심인 무전해도금법을 개발, 얇은 두께로 코팅해도 우수한 수소 정제가 가능토록 했다. 
또 블로윙 코팅기술을 함께 개발해 원통형 금속 표면에 100nm(나노미터) 이하의 얇은 세라믹 막을 단순하면서도 균일하게 코팅, 전체 분리막의 안정성과 경제성을 개선했다. 
이를 바탕으로 직경 1인치, 길이 45㎝의 팔라듐 분리막을 제조하는데 성공했다. 

에기연 이신근 책임연구원은 “기존 화석연료 기반 수소생산 방식에 접목해 효과적으로 반응효율을 증진시킬 수 있는 기술”이라며 “향후 재생에너지 등을 이용한 수소생산 방식에서 효율 향상을 위해 핵심적으로 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.