"미래에너지원 수소를 분발 형태로 저장·운반"

미래 에너지원으로 부상하는 수소를 분말형태로 보관, 이동할 수 있는 수소저장합금이 우리 기술로 개발돼 관심을 끌고 있다. 기체나 액체 방식보다 저장성과 안전성이 높기 때문에 상용화 가능성이 기대된다. 당장 고체수소저장합금은 수송, 발전, 건물, 산업 분야에서 사용될 전망이다.

수소기업 하이드로럭스(대표 김종원, 강길구)는 최근 상온과 저압에서 고용량의 수소를 저장할 수 있는 HL2.0 수소저장합금을 개발했다. 1MPa 이하의 저압과 20℃의 상온에서 고용량의 수소를 저장·공급할 수 있는 점이 기존 제품과의 차별점이다.

고압가스안전관리법에 저촉되지 않을 뿐 아니라 타사 제품보다 우수한 1.8wt%(웨이트퍼센트)의 성능을 갖춘 점도 눈여겨 볼 만하다.

고압가스는 높은 압력으로 압축한 가스를 가리킨다. 고압가스안전관리법에는 상온에서 게이지 압력이 10kg/㎠ 이상이 되는 압축가스로서 현재 그 압력이 10kg/㎠ 이상인 것, 또는 35℃의 온도에서 압력이 10kg/㎠ 이상이 되는 압축가스라고 규정하고 있다. 이 규정은 수소 모빌리티와 전원용 연료전지에서 중요한 변수로 작용하고 있다.

wt%(웨이트퍼센트)는 단위 질량의 용액 속에 녹아 있는 용질의 질량을 백분율로 나타낸 농도다. 예를 들어 소금물 100g 중에 소금의 함유량의 10wt%라면 소금의 양은 10g이 되는 것이다. 즉 용질의 질량(g)을 용액의 질량(g)으로 나눈 값을 백분율로 환산한 셈이다. 온도나 압력이 바뀌어도 농도가 변하지 않는 장점을 지닌다.

HL2.0 수소저장합금은 1kW급 연료전지에서 15시간 동안 연속 가동하면서 상용화의 가능성을 확인했다. 최대 저장압력을 1MPa(10kg/㎠)까지 높이면 15L의 수소저장용기에 0.9kg의 수소를 저장할 수 있다. 기존의 동일한 압력의 기체수소 저장보다 약 70배 이상 우수한 성능이다.

특히 고압가스안전관리법에 저촉되지 않아 가정이나 건물의 수소연료전지에 바로 연계해 비상용 전기발전기로 사용할 수 있다.

수전해 분야에서도 HL2.0 수소저장합금을 접목할 수 있다. 물을 전기분해해 그린수소를 얻는 수전해 방식의 경우 저장 안정성 논란이 끊이지 않고 있다.

하이드로럭스는 1MPa 압력의 수전해 수소를 부가 설비 없이 곧바로 HL2.0 수소저장합금에 저장할 수 있는 시스템을 출시하기 위해 업체와 함께 실증을 이어오고 있다.

아울러 수소 이송에 쓰이는 트레일러에도 수소저장합금을 적용하기 위해 연구하고 있다. 현재 성능 2.5wt% 이상, 작동온도 20~30℃, 최대 수소저장압력 50기압(atm)의 성능을 보유한 HL2.5 수소저장합금의 성능을 검증하고 있다.

하이드로럭스는 제품 표준화와 양산설비를 위한 기술적 준비를 모두 마쳤으며, 연내 양산시스템 구축과 함께 본격적인 제품 생산에 들어갈 계획이라고 밝혔다. 수소모빌리티 분야 기술 선점과 수전해를 이용한 그린수소 생산, 그린수소와 전력발전을 통합한 소형 통합 수소발전시스템 개발에도 많은 노력을 기울이고 있다. 수소 생산, 저장, 이송, 활용에 이르는 생태계 가운데 응용 부문에서 하이드로럭스만의 독보적 기술력이 빛을 낼 것으로 기대하고 있다.

수소 저장에는 기체, 액체, 고체 방식이 쓰이고 있다. 기체 수소저장방식은 단위 체적당 일정량의 수소를 저장하기 위해 70MPa에 이르는 고압으로 관리하고 있다. 저장밀도가 낮고 점유공간이 크며 고압력으로 인한 안전 문제를 극복해야 한다. 액체 방식은 저장과 이송을 위해 냉각, 단열 등의 별도 설비를 갖춰야 한다. 소형화가 어려우면서도 비용이 많이 드는 단점을 지니고 있다.

하이드로럭스는 2021년 6월 창원에 설립된 회사로 3개월 만에 3.3wt% 마그네슘계 하이브리드형 수소저장합금을 개발한 데 이어 2년 만에 1.8wt% 제품을 선보이고 있다.

금속과 수소의 반응으로 생성된 금속수소화물이 이 회사의 강점이다. 분말 형태이기 때문에 어떠한 크기나 형태의 용기에도 적용할 수 있다. 최적온도, 압력, 시간 등 수소저장합금 제조를 위한 원천 기술도 자체 보유하고 있다.

한편, 하이드로럭스는 최근 61억원 규모 시리즈A 펀딩 성공을 기점으로 조만간 수소저장합금의 대규모 양산에 나설 방침이다. 코리아에셋투자증권(10억원)·BSK인베스트먼트(20억원)·포스코기술투자(16억원)·위벤처스(10억원)·대덕벤처파트너스(DVP, 5억원) 등 다수의 재무적 투자자가들이 앞장서 투자했다.