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KIST의 청정 수소 기술 혁신 이정표

일반 리포트 2024년 11월 07일
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목차

  1. 요약
  2. 청정 수소 연구단의 구성 및 목표
  3. 수소 생산비용 절감 기술 개발
  4. 연구 인력 영입 및 지원 체계
  5. 청정 수소 기술의 글로벌 협력
  6. 결론

1. 요약

  • 한국과학기술연구원(KIST)은 청정 수소 기술 개발을 위해 다양한 혁신적 연구를 진행하고 있다. 본 리포트는 KIST의 청정 수소 연구단이 수소 생산비용 절감, 안전한 수소 저장, 그리고 글로벌 협력 체계 구축을 중심으로 진행한 연구와 성과를 고찰한다. 특히, 고려대와 성균관대 연구진과의 협력으로 새로운 소재 개발을 통해 그린 수소 생산 비용을 혁신적으로 절감하는데 성공했다. 또한, 남석우 박사와 이관영 교수를 영입하여 기관 내부의 연구 역량도 한층 강화되었다. KIST는 글로벌 연구 협력을 강화하기 위해 미국 보스턴에 K-BB 센터를 설립하고, 국제 공동 연구를 실행해 나갈 예정이다. 이를 통해 한국의 청정 수소 기술을 세계적으로 확산할 계획을 세우고 있다.

2. 청정 수소 연구단의 구성 및 목표

  • 2-1. 청정 수소 저장 및 활용 연구단의 최종 선정

  • 2024년도 글로벌 TOP 전략연구단 선정 과제가 최종 확정되었습니다. 과학기술정보통신부는 청정 수소 저장 및 활용 분야가 최종 선정되었으며, 이번 연구단은 한국과학기술연구원(KIST)을 주관으로 한국에너지기술연구원, 한국화학연구원, 한국생산기술연구원, 한국기계연구원, 국가녹색기술연구소 등 6개 정부출연연구기관이 참여합니다. 연구단의 목표는 차세대 화학적 청정수소 저장 및 활용 기술을 확립하여 고효율·고안전 수소 공급망을 구축하는 것입니다. 연구단은 향후 5년 동안 총 850억원의 지원을 받으며, 수소 저장과 운송 비용을 50% 감축하고, 해외 수소 도입량을 10% 저감하는 것을 목표로 하고 있습니다.

  • 2-2. 글로벌 TOP 전략연구단의 목표 및 지원 규모

  • 2024년도 글로벌 TOP 전략연구단 지원사업은 5개 과제가 최종 선정되었으며, 이 사업은 출연연 간 협업을 통해 국가 연구기관의 대형 성과를 창출하기 위한 것입니다. 청정 수소 연구단은 고효율·고안전 청정수소 저장 및 활용 기술 개발에 중점을 두고 있으며, 이를 위해 '산업 수요처 맞춤형 수소·전기 동시 생산 통합 시스템', '고체수소-LOHC 하이브리드 기반의 수소 저장 시스템', '2040 초격차 수소 미래 기술 확보' 등의 과제를 수행할 예정입니다. 연구단은 ABC 전략(Assistance-Best team-Collaboration)을 통해 연구 역량을 결집하고, 전담 지원체계를 구축하여 전문 인력 지원 및 연구 인프라의 개방과 운영을 통해 국가 연구 역량을 강화할 계획입니다.

3. 수소 생산비용 절감 기술 개발

  • 3-1. 고려대 및 성균관대와의 공동 연구 성과

  • [이데일리 신하영 기자] 고려대학교와 성균관대학교 연구진이 그린 수소 생산 비용을 획기적으로 절감하는 소재를 개발하였습니다. 고려대 이광렬 교수팀은 성균관대 이상욱 교수팀, KIST 유성종 박사팀과 공동 연구를 통해 이러한 성과를 거두었으며, 이번 연구는 국제 저명 학술지인 'Advanced Energy Materials'에 표지 논문으로 선정되었습니다. 연구팀은 ‘음·양이온 교환’이라는 새로운 방식으로 나노입자를 제어하여 이리듐·루테늄·인으로 구성된 물질을 복합 구조의 나노튜브 형태로 구현하는 데 성공하였으며, 이는 기존의 백금 촉매 방식의 단점을 극복할 수 있는 가능성을 보여주고 있습니다.

  • 3-2. 음이온 교환막 수전해 기술의 혁신

  • 음이온 교환막 수전해(AEM) 기술은 알카라인 수전해(AEC)와 고분자 전해질막 수전해(PEM)의 우수한 특성을 결합한 차세대 수전해 기술로 주목받고 있습니다. 하지만 이 기술은 고성능을 위해 귀금속인 백금을 촉매로 사용하기 때문에 가격 경쟁력이 떨어지는 단점이 있었습니다. 최근 연구팀은 루테늄 인화물(Ru₂P)과 이리듐 인화물(Ir₂P)로 구성된 2D/0D 이종 구조 촉매를 개발함으로써 가격 문제를 해결하고 수소 생산 효율성을 높일 수 있는 기회를 마련하였습니다. 연구 결과, 해당 촉매는 수전해 작동 전압에서 12.23A/㎡의 전류밀도를 나타내어, 상용 백금 촉매의 10.90A/㎡보다 우수하고, 장기 내구성도 250시간 이상을 유지한 것으로 확인되었습니다.

4. 연구 인력 영입 및 지원 체계

  • 4-1. 남석우 박사와 이관영 교수의 영입

  • 한국과학기술연구원(KIST)은 청정수소융합연구소에 남석우 박사와 이관영 교수를 새로 영입했습니다. 남석우 박사는 연료전지 및 화학적 수소 저장 분야에서 선도적인 연구를 수행해온 연구자으로, KIST에서 고온 연료전지 기술 향상 및 화합물 수소 저장·추출 원천기술 개발에 크게 기여했습니다. 그는 과학기술훈장 웅비장을 수상한 바 있으며, 청정수소융합연구소의 PM(Project Manager)으로서 KIST만의 임무를 설정하고 실증 연구를 통해 국민이 체감할 수 있는 성과를 창출할 계획이라고 밝혔습니다. 이관영 교수는 LOHC 등 화학적 수소저장 분야 뿐만 아니라 바이오에너지, 환경촉매 분야에서도 뛰어난 연구자로, 고려대 대학원장及 연구부총장을 역임한 바 있습니다. 그는 SCI(E)급 해외논문에 350편 이상의 논문을 게재한 최고의 연구 역량을 갖춘 인물입니다. 두 연구자는 수소 저장·추출 및 활용 분야에서 KIST의 연구 역량을 강화할 것으로 예상됩니다.

  • 4-2. KIST 내부 연구 역량 강화 계획

  • KIST는 남석우 박사와 이관영 교수의 영입을 통해 청정 수소 기술의 혁신과 임무중심형 연구개발(R&D) 전환을 가속화할 예정입니다. 두 연구자는 KIST 내부의 역량을 결집하여 수소에너지 분야에서 세계적 수준의 연구를 수행하겠다고 다짐했습니다. KIST 원장 오상록은 이번 인력을 통해 KIST가 지향하는 청정수소 융합연구소 연구 역량 강화에 크게 기여할 것이라고 전망했습니다.

5. 청정 수소 기술의 글로벌 협력

  • 5-1. KIST의 미국 보스턴 연구 협력 거점 설립

  • 한국과학기술연구원(KIST)은 올해 말 미국 보스턴에 'K-BB(Korea-Boston Bridge) 센터'를 설립할 계획입니다. 본 센터는 세계적인 수준의 연구자와 기관들이 밀집해 있는 보스턴에서 첨단바이오와 인공지능(AI), 로봇, 양자 분야 등 정부가 지목한 3대 게임체인저 기술에 대한 글로벌 연구 협력을 중점적으로 추진하기 위한 거점으로 운영됩니다. KIST의 오상록 원장은 이 센터를 KIST뿐만 아니라 전체 정부출연연구기관의 연구협력 거점으로 삼을 것이라고 밝혔습니다. K-BB 센터는 국제 공동 연구를 전략적으로 추진할 수 있는 플랫폼 역할을 하며, 보스턴 내 메사추세츠공대(MIT)와 하버드대와 같은 유수의 대학, 기업, 연구소, 병원과의 협력을 증진하고, 우수 인력 유치 및 네트워킹 강화를 목표로 하고 있습니다.

  • 5-2. K-BB 센터를 통한 국제 공동 연구 추진

  • KIST의 K-BB 센터는 첨단바이오 및 AI·로봇, 양자 분야를 중심으로 공동연구 예산을 지원할 예정입니다. 이 센터는 한국 기술 벤처의 미국 시장 진출을 지원하기 위해 홍릉강소특구에서 발굴한 성과를 세계 각국과 경쟁할 수 있는 기업으로 육성하는 데 기여할 계획입니다. K-BB 센터는 2022년에 보스턴 내 현지 협력사무소를 설치한 경험을 바탕으로, 하버드, MIT 등과의 협력을 추진하고 있으며, KIST는 이 센터를 통해 출연연의 해외 진출 성공 사례로 만들겠다고 다짐했습니다. 또한, K-BB 센터는 부작용을 줄인 맞춤형 치료제인 '도리백(DoriVac)'과 같은 공동 연구 성과를 기반으로 다양한 연구를 지속할 것입니다.

결론

  • KIST의 청정 수소 연구는 중대한 기술적 성과를 이루었으며, 이는 한국 수소 기술의 글로벌 경쟁력을 강화시키고 있다. 특히, 고려대 및 성균관대와의 협력을 통해 수소 생산비용을 절감하는 성과를 거두며, KIST의 기술 역량을 보여주었다. 남석우 박사와 이관영 교수의 영입을 통한 연구 역량 강화는 향후 KIST의 청정 수소 기술 개발에 긍정적인 영향을 미칠 것이다. 동시에, KIST의 K-BB 센터 설립과 같은 글로벌 협력 강화 노력은 한국 수소 기술의 세계적 확산 가능성을 높인다. 그러나 이러한 성과에도 불구하고 국내외 산업의 적극적인 참여와 정부 지원이 지속적으로 필요하며, 향후 더 많은 국제 협력이 필요하다. KIST가 추진하고 있는 실질적 협력과 연구는 앞으로의 청정 수소 기술 발전에 중요한 기여를 할 것이다. 이러한 노력들은 향후 한국이 글로벌 수소 경제에서 주도적 역할을 할 수 있는 기반을 제공할 것이다.

용어집

  • KIST [기관]: 한국과학기술연구원(KIST)은 청정 수소 연구 및 기술 개발에 중점을 두고 있으며, 연료전지 및 화학적 수소저장 분야에서의 연구를 통해 국가적 임무 중심의 연구개발을 수행하고 있습니다.
  • 남석우 박사 [인물]: KIST 청정수소융합연구소 소장으로 임명된 남석우 박사는 연료전지 및 화학적 수소저장 분야에서의 권위자로, 국내외 연구에서 우수한 성과를 내고 있습니다.
  • 이관영 교수 [인물]: 이관영 교수는 KIST 청정수소융합연구소의 석학급 연구자로 영입되었으며, LOHC 등 화학적 수소저장 분야에서의 전문성을 바탕으로 연구를 진행하고 있습니다.

출처 문서