LG화학이 그린수소 생산의 핵심 소재인 PEM 수전해 시스템의 기술적 난제를 해결하며, 미래 수소경제 실현에 한 걸음 더 다가섰습니다. 이번 성과는 수전해용 촉매 계면 안정화 기술 개발로, 전극 내구성과 성능을 획기적으로 향상시키는 데 성공한 것으로 평가받고 있습니다. 이 기술은 특히 수소 생산 시간 연장과 원료 사용량 절감에 큰 기여를 할 것으로 기대되고 있습니다.
27일 LG화학에 따르면, 회사 최고기술책임자(CTO) 산하 기반기술연구소 연구팀은 최근 ‘촉매 계면안정화’ 기술을 개발하는 데 성공했으며, 이 성과는 세계적 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈에 발표되었습니다. 그린수소는 신재생에너지로 전기를 생산하여 물을 분해하는 친환경 수전해 기술로, 탈탄소 사회 실현을 위한 핵심 에너지원으로 부상하고 있습니다. 특히 PEM 수전해는 알칼라인 방식보다 수소 생산성 및 출력 대응력에서 우수한 성능을 보여 차세대 그린수소 기술로 주목받고 있습니다.
그러나 PEM 수전해 전극은 희귀금속인 이리듐이 사용되며, 이리듐의 사용량이 적어질수록 촉매 용출과 전극 열화 현상이 발생하여 장시간 운전 시 성능 저하 문제가 지속적으로 제기되어 왔습니다. 이로 인해 설비 교체 주기 단축과 운영비 증가가 발생하는 등 경제성 확보가 기술 상용화의 최대 장애물로 작용하였던 것인데요.
LG화학은 이번에 개발한 촉매 계면안정화 기술을 통해 이 같은 문제를 해결하는 데 성공하였습니다. 구체적으로, 이리듐 촉매 표면에 원자 단위의 코팅층을 적용하여 산화에 따른 촉매 용출을 방지하고, 전극 내 이온전도성 고분자와의 결합력을 높여 구조적 안정성을 확보하였다고 합니다. 이러한 기술적 혁신 덕분에 이리듐 사용량은 기존 대비 절반 이상 줄이면서도, 높은 전류 밀도 조건에서 수소 생산 시간을 기존보다 2배 이상 늘릴 수 있었습니다.
이로써, LG화학은 PEM 수전해 시스템의 초기 투자비용과 유지보수 비용 절감에 기여할 것으로 기대되고 있으며, 또한 자사 독자적 전극 제작 기술과 연속 공정을 활용한 대면적 전극 생산 및 성능 검증을 완료하여, 대량 생산과 상용화 가능성 역시 확인하였습니다. 이번 연구의 공동저자인 김노마 LG화학 전무(기반기술연구소장)는 현재 글로벌 수전해 시스템 기업들과 제품 평가를 진행 중이며, 해당 제품의 상업화를 목표로 지속적인 연구개발을 추진할 계획이라고 전했습니다.
심규석 LG화학 CTO(전무)는 “이번 성과는 LG화학의 소재 기술 경쟁력이 세계적으로 인정받은 사례”라며, “차세대 수소 생산기술 경쟁력 확보를 위해 관련 연구개발을 계속 확대할 것”이라고 밝혔습니다. 이러한 기술 개발은 글로벌 수소 시장에서 한국 기업의 경쟁력을 높이고, 친환경 수소 생산 비용 절감과 공급 안정성을 동시에 확보하는 데 중요한 역할을 할 것으로 보입니다.
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