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산업부, 국내 청정수소 생산·활용기술 확보 박차

2021년 하반기 수소·연료전지분야 R&D 공고

산업통상자원부(장관 문승욱)는 9월9일 ‘2021년 하반기 수소·연료전지분야 신규 기술개발과제’를 공고했다고 밝혔다. 

대상사업은 신재생에너지 핵심기술개발과 그린수소 생산 및 저장시스템 기술개발사업 내 9개 과제로 1차연도에는 총사업비 720억원 중 128억원이 지원된다. 

하반기 신규과제는 청정수소 기반 수소경제로의 전환을 촉진하고 탄소중립 달성에 기여하기 위한 기술확보가 목표로 제시됐다. 

그린수소 생산기술 확보
수전해를 통한 수소 생산방식 중 하나인 음이온교환막 수전해(Anion Exchange Membrane. AEM)기술을 확보하고 암모니아로부터 수소를 대량 추출하는 기술을 개발해 대규모 청정수소 공급에 기여하는 것을 목표한다. 

AEM기술은 전극소재로 귀금속을 사용하지 않고 재생에너지 부하변동 대응이 쉬워 차세대 그린수소 생산방식으로 주목받고 있다. 특히 전세계적으로 상용화 초기단계로 국내기술 확보 시 세계 수전해시장을 선도할 것으로 기대된다. 또한 이미 상용화가 이뤄진 PEM 수전해시스템의 신뢰성·내구성을 높여 그린수소 생산기반을 공고히 할 계획이다. 

암모니아는 수소 공급망과 인프라를 활용할 수 있으므로 가장 효율적인 해외 청정수소 저장·운송수단 중 하나로 고려되고 있다. 현재는 암모니아에서 하루 40kg 수소추출이 가능한 단계로 상용급 플랜트 수준으로 가는 전 단계인 2t급 실증기술을 확보해 향후 국내 도입되는 그린암모니아에서 대규모 그린수소를 생산, 유통하는데 기여할 전망이다. 

분산형 수소 네트워크 구축
2050 탄소중립 및 그린뉴딜과 연계한 수소경제 확산보급을 위해 주거·산업·상업지구, 교통 및 기반시설에 탄소배출이 없는 분산형 수소에너지 융합네트워크 구축이 필요하다. 

에너지소비처는 주로 주거, 상업, 교통 및 공공유틸리티 공급시설 등이며 주 에너지원은 도시가스, LNG, 차량연료 등 화석연료 중심이나 탄소중립 실현을 위해 에너지공급과 사용기술을 이산화탄소 배출이 없는 청정에너지기술로 대체해야 한다. 국가 및 권역단위 수소 공급체계 및 관련시설 구축은 사회적 수용성과 안보차원의 접근이 필요하다. 

이를 위해 수소 생산, 저장·운송, 활용 등 전주기에 걸쳐 단위요소기술로부터 시스템통합과 관리시스템 구축을 고려한 추진방안을 마련하는 것이 중요하다. △탄소중립 실현을 위한 교통, 유틸리티, 산업복합을 포함한 미래사회 모델 도출 △수소 에너지 전주기 융합체계 및 분산형 시스템 기술개발 △도시공학적 수소체계 구축안 계획 수립 등을 통해 수소 기반 에너지체계 구축을 마련한다. 

CO₂ 포집형 연료전지 기술개발
현재 연료전지는 가정용, 건물용으로 상용화돼 공급되고 있으나 초기 보급단계로 본격적인 상용화를 대비하기 위해 연료전지시스템의 내구성 검증과 신뢰성 향상을 위한 연구가 필요하다. 특히 LNG를 개질해 사용하고 있어 그린수소가 보급되기 이전에는 CO₂ 포집기술과 연계한 연료전지를 적용하는 것이 탄소배출을 줄이는 현실적인 대안이다. 

CO₂ 포집기술을 연료전지와 연계하기 위해서는 저가형 친환경 CO₂ 포집기술 확보가 필요하다. 또한 이를 연료전지 개질기와 연계한 운전기술을 마련하고 다양한 설치환경에서 실증을 통해 내구성과 신뢰성을 확보해야 한다. 

CO₂ 포집 연계형 건물용 저탄소 연료전지 개발을 지원해 수소경제사회 핵심기술인 연료전지시스템의 대량 보급으로 발생할 수 있는 온실가스 배출문제가 해결될 것으로 기대된다. 

이번 공고와 관련된 자세한 내용은 산업부 홈페이지와 한국에너지기술평가원 홈페이지 등을 통해 확인할 수 있다. 

산업부와 에기평은 오는 10월12일까지 접수된 사업게획서의 사전검토 및 평가를 거쳐 12월 중 최종수행기관을 확정하고 협약을 체결할 계획이다. 

사업명

수행

기간

(개월)

1차년도 정부출연금

(억원)

총 정부

출연금 (억원)

주요내용

신재생에너지핵심기술개발

 

순수기반 차세대 고성능 고내구성 AEM 수전해 핵심기술개발

60

10

75

순수 물 전기분해를 위한 고성능 음이온 교환막 개발 등

200kW급 음이온교환막 수전해 시스템 국산화 기술개발

60

20

90

200kW급 음이온 수전해 단일스택 개발, 저가 교환막 및 소재 개발 등

암모니아 기반 청정수소 생산 1,000Nm³/hr 규모 파일럿 플랜트 실증화 기술개발

48

17

150

해외 그린암모니아 기반 대량 수소추출 및 공급을 위한 고효율 암모니아 분해 시스템 개발

항공용 모빌리티를 위한 연료전지 경량화 기술개발

48

25

150

항공 모빌리티 장착을 고려한 연료전지 스택 경량화, 연료전지 운전장치 개발 등

액화수소 연료전지추진선박 설계 및 검증기술 개발

36

13

50

액화수소 연료전지 추진선박 건조에 필요한 액화수소, 연료전지, 전기구동장치 등 설계기술 확보 및 안전관리 기준, 운영 경제성 확보

탄소중립 사회 구현을 위한 수소기반 에너지 체계 구축 방안 연구

24

3

8

탄소중립 실현을 위한 미래사회 모델 도출, 수소에너지 전주기 융합체계 및 분산형 시스템 기술 개발방안 연구

청정수소 인증제도 설계 기술개발

27

5

10

한국형 청정수소 인증제도 수립을 위한 국내 실증사이트 연계 인증제 설계

탄소중립 실현을 위한 CO 포집 연계형 저탄소 건물용 개질기 기술개발

36

6

37

저가 친환경 CO 포집기술을 연계한 고내구성 건물용 저탄소 연료전지 개질기 제작 기술개발, 통합실증 및 내구성 검증

그린수소 생산 및 저장시스템 기술개발

 

그린수소 생산 시스템 신뢰성 제고 및 운영기술개발

39

29

150

수전해 장치 장기 내구성과 재생전력 연계 신뢰성 평가 시스, 운영 기술개발

총합

128

720

 

수소·연료전지분야 하반기 공고 과제 현황.