• 최종편집 : 2022.1.18 화 20:29
상단여백
HOME ETN기술 상용화
(주)하이드로럭스, Mg계 하이브리드형 수소저장합금 개발기존 고압수소저장방식 대비, 점유 부피를 1/3로 축소 경쟁력 강화
상온 및 저압 고용량으로 수소의 저장과 방출이 가능해 안전성 확보

(주)하이드로럭스(대표 강길구)는 상온 및 저압에서도 고용량으로 수소를 저장하고 방출할 수 있는 Mg계 하이브리드형 수소저장합금을 개발 완료했다고 4일 발표했다. 이 회사는 2021년 6월에 경남 창원에 설립된 소재 수소관련 업체다.

회사 측에 따르면 이번에 개발한 제품은 새로운 수소저장합금은 기존의 고압수소저장방식 또는 액체수소저장방식이 아닌 고체수소저장방식으로 수소저장량을 증가시키면서도 상온에서 수소를 저장하고 방출할 수 있고, 부피를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 어떠한 형태나 크기의 용기에도 사용할 수 있는 특징을 가지고 있다.

또한 하이드로럭스의 새로운 수소저장합금은 상용되고 있는 기존 수소저장합금의 최대 수소 저장량인 1.8wt%(수소저장합금 무게당 수소 저장량)을 훨씬 뛰어넘는3.3wt%의 수소저장능력을 가지고 있음은 물론, 기존 수소저장합금들의 문제점인 고온 또는 저온의 특정 온도에서만 사용이 가능하던 불편함도 없애 상온에서 낮은 압력으로( 10~40 Bar ) 작동하는 특징을 가지고 있다.

제조 공정

현재 전 세계적으로 사용되고 있는 수소저장방법은 고압수소저장방식, 액체 수소저장방식과 고체수소저장방식으로 나눌 수 있다. 고압수소저장방식은 가장 폭넓게 사용되지만 단위 부피당 많은 양의 수소를 저장하기 위해서 고압( 300 bar ~ 700 bar )의 수소로 압축함에 따라 안전성에 문제가 있다. 또한 액체수소저장방식의 경우에는 수소를 –253℃로 액화하여 저장하기 때문에 냉각 및 단열 설비 등이 별도로 필요하며 저장과 이동 중 수소 손실이 발생하는 단점이 있다. 고체수소저장방식은 고체인 매개물에 수소를 저장함으로써 안전하고 사용이 편리하다는 특징을 가지고 있지만 사용을 위해 특정 온도에 맞추어야 하고 수소저장량이 다소 부족하다는 단점을 가지고 있다. 이러한 상황에서 ㈜하이드로럭스가 개발한 새로운 수소저장합금은 위 3가지 저장 방식들이 가지고 있는 문제점들을 대부분 해결해 줄 수 있는 혁신적인 제품으로 평가되고 있다.

하이드로럭스는 기술개발 완료 후 회사를 설립하였으며, 그 기술의 가치를 인정받아 2021년 9월 POSCO IMP로부터 1차 투자를 유치하였고 이어서 11월에는 정부의 민간 주도형 기술창업지원 사업 “TIPS ( Tech Incubator Programs for Startup )”에도 선정되어 사업화를 가속화하고 있다.

또한 신제품에 대한 시장 반응의 확인을 위해 참가한 “일본 FC-EXPO”와 일본 “그린카 쇼케이스”, 그리고 지난 11월에 개최 된 “울산국제수소전시회”에서도 많은 관심을 모은 바 있다. 특히 일본의 전시회는 온라인으로 개최되었음에도 일본의 대기업인 “Honda”, “Brother” 등이 큰 관심으로 보여 현재 시제품 요청 중에 있으며, 국내의 많은 수소 산업 관련자들도 시제품을 요청 중이다.

하이드로럭스는 이제 신제품에 대하여 제품 표준화와 양산 설비를 위한 기술적 준비를 모두 마쳤으며, 2022년 양산 시스템 구축과 함께 본격적인 제품 생산에 들어갈 계획이다. 또한 ㈜하이드로럭스는 수소저장기술을 기반으로 다양한 수소 산업 분야로의 진출도 모색하고 있다. 현재 높은 수소연료전지 가격으로 인해 상용화되고 있지는 못하지만 몇 년 내로 다가올 다양한 수소 모빌리티 시장의 기술 선점을 위해 많은 모빌리티 생산업체들과 사업 협력을 진행하고 있으며, 수전해를 통한 수소의 생산과 (주)하이드로럭스의 저장기술 그리고 수소연료전지 발전을 통해 하나의 시스템으로 그린 수소생산과 전력 발전을 통합 시스템으로 운영할 수 있는 “소형 통합 수소발전시스템” 개발에도 많은 노력을 기울이고 있다.

수소 생태계 위치

탄소경제에서 수소경제로 에너지 패러다임이 변화하면서 정부가 나서서 “수소경제 이행 기본계획”과 “산업.에너지 탄소중립 대전환 비전과 전략”을 잇달아 발표하는 등 수소 산업에 대한 관심은 이제 관심의 수순을 넘어 반드시 나아가야 할 방향으로 제시되고 있다. 이러한 상황에서 ㈜하이드로럭스의 수소저장합금은 수소 산업 생태계 중 수소저장부문에서 전 세계 시장의 높은 관심을 받게 될 것이다. 수소 산업 생태계가 각 분야의 기술들이 긴밀하게 연결되어 발전되어 가고 있는 만큼, 수소저장 분야에서의 독보적 기술은 그 동안 대한민국이 보여주고 있는 수소 산업 선두국가라는 이미지를 다시 한번 전 세계에 각인 시킬 수 있을 것으로 기대된다.

수소저장함금 기술은...

수소저장합금은 수소와 반응하면 전기에너지, 기계에너지, 열에너지, 화학에너지 등을 수반하게 된다. 이러한 에너지와 반응들을 통해서 이차전지의 한 형태인 Ni-MH전지, 수소저장, 에너지변환 (열펌프, 냉난방시스템), 수소정제, 촉매 및 센서 등의 용도로 활용할 수 있다. 각 적용 범위에 따라 수소저장량, 수소방출/저장 압력, 반응열 등이 상이한 차이를 보이게 된다.

현재 가장 많이 적용되는 분야는 주로 중국과 일본에서 생산하는 희토류계 수소저장합금을 기반으로 하고 있는 Ni-MH전지인데 희토류가 중국에서 주로 생산되고 적은 물량과 높은 가격 등으로 인해 광범위한 적용에는 한계가 있다. 또한 수소연료전지를 2차 동력원으로 사용하는 수소연료전지 잠수함(도산 안창호함)에는 국내 및 해외 회사의 수소저장합금을 사용하였으나 수소 저장량이 2.0wt% 미만, 수소 유효량 60kg/실린더의 조건으로 되어 있다.

㈜하이드로럭스의 수소저장합금은 Mg계 하이브리드형 수소저장합금이다. 일반적으로 Mg계 수소저장합금은 수소저장량이 7.6wt%로 현존하는 수소저장합금에서 가장 높은 수소저장량을 나타내고 있으나, 수소의 저장과 방출을 위해서는 고온(300℃이상)이 필요한 단점이 있다. 또한 제조 공정상으로도 일반적인 상용 수소저장합금은 대부분 고주파유도로에 의한 용해법으로 제조된 후에 분쇄의 공정을 거치게 된다. 고온을 이용하여 합금을 용해, 냉각 그리고 분쇄시키므로 생산 공정 과정에서도 많은 에너지를 소모하게 된다. 이를 개선하고자 ㈜하이드로럭스는 BCC계 수소저장합금과 Mg를 복합화한 형태를 활용하여 고주파유도로에 의한 용해법보다 단순하면서 분쇄 공정이 필요없는 기계화합금법으로 제품을 생산할 수 있는 기술을 완성하였다.

수소저장합금은 지금도 많은 연구기관과 기업에서 제조 및 실험을 진행하고 있다. 기본적으로 희토류계, Ti계, Mg계, Zr계 수소저장합금을 기반으로 하여 수소 저장의 특성인 수소 저장량, 작동 온도, 수소 방출/저장 압력, 히스테리시스, 내구성을 개선하기 위해서 2원계, 3원계, 4원계, 5원계 등으로 제조하고 적용되는 범위에 따라서 매우 많은 종류의 수소저장합금이 개발되고 있다. 또한 금속착수소화물계, 나노 소재, 화학수소화물 등도 개발되고 있다. 금속착수소화물은 수소 저장량은 4.5wt%이상이지만 100℃이상의 높은 작동 온도가 필요하고, 화학수소화물은 10wt%이상의 수소 저장량이지만 400℃이상의 높은 작동 온도 및 재생 공정이 필요하며, 나노 소재는 10wt% 내외의 많은 수소 저장량임에도 불구하고 –196℃에서 작동되는 특징 등이 있다. 실제 현장에서의 사용의 효율성과 편리성의 관점에서 볼 때 수소 저장량, 작동 온도, 작동 압력 등에 초점을 맞추어 개발된 가장 경쟁력있는 수소저장합금은 ㈜하이드로럭스의 제품일 것이다. 현재 ㈜하이드로럭스는 자사의 수소저장합금 기술관련 내용은 물론이고 또 다른 제품 개발의 가능성을 가진 금속착수소화물 등 관련된 특허들도 함께 출원 중이다.

남형권기자는...
한양대 신문방송과에서 언론학을 전공하고 에너지경제신문, 한국에너지신문, 전기신문, 산경에너지 등에서 25년의 기자생활을 했다.
2017년 6월부터 에너지타임뉴스 발행인 겸 편집국장을 맡고있다.

남형권 기자  cabinnam@enertopianews.co.kr

<저작권자 © 에너지타임뉴스, 무단 전재 및 재배포 금지>

남형권 기자의 다른기사 보기
icon인기기사
기사 댓글 0
전체보기
첫번째 댓글을 남겨주세요.
여백
여백
여백
Back to Top