아주대-산학 연구팀, 청정 수소 생산 핵심 '센서 시스템' 개발 나서

산업통상자원부 에너지기술개발사업 선정...3년 56억 규모

친환경 수소 생산 위한 수소·산소 가스 센서 모니터링 시스템 개발

ⓒ아주대 제공

아주대와 관련 기업 및 기관으로 구성된 공동 연구팀이 청정 수소 생산의 핵심 기술인 수소·산소 안전 센서 시스템 개발에 나선다. 현재 높은 비용의 해외 기술에 의존하고 있어, 국산화에 대한 기대가 높은 분야다.

26일 아주대와 엠엔텍·이노테코·비퍼플·동서발전·전남테크노파크로 구성된 산학 공동 연구팀은 '수전해용 방폭형 수소 및 산소 센서 시스템 개발' 사업에 선정됐다고 밝혔다. 이 사업은 산업통상자원부·에너지기술평가원이 주관하는 에너지기술개발사업의 일환으로, 사업기간 36개월·사업비 56억원 규모다.

차세대 청정 에너지로 주목받고 있는 수소의 생산 방식 중 하나인 '수전해 수소 생산'은 물을 전기분해 해 수소와 산소를 생산한다. 이 방식을 이용해 수소를 얻는 과정에서는 이산화탄소가 방출되지 않아, 기존에 널리 활용돼 온 화석연료 개질법과 비교하면 월등히 친환경적이다.

그러나 수전해 수소 생산 방식은 폭발을 일으키는 '브라운 가스'를 만들어 낼 수 있어, 이에 대한 우려가 컸다. 단일 반응셀에서 수소와 산소가 동시에 생성돼 두 기체가 시스템(분리막) 결함이나 차압에 의해 혼입될 경우 브라운 가스가 형성될 수 있어, 실제로 수소와 관련한 크고 작은 폭발 사고는 주로 수전해 장치에서 발생해왔다.

이에 수소-산소 기체의 혼입을 사전에 인지하고 폭발로 이어지는 것을 차단하기 위해서는 미량의 수소와 산소를 정확히 감지할 수 있는 센서 기술이 꼭 필요하다.

아주대 서형탁 교수(첨단신소재공학과·대학원 에너지시스템학과)와 5곳의 기업 및 기관은 이번 사업 선정을 기반으로 수전해용 안전 센서 모니터링 기술 개발에 착수한다. 서형탁 교수팀은 10년 이상 수소 센서 기술 개발에 몰두해왔고, 고온·고습의 극한 환경에서도 활용할 수 있는 감지 소재 및 소자 기술을 고도화해왔다.

이번 과제의 주관을 맡은 ㈜엠엔텍은 미세 전기 기계 시스템(MEMS, Micro Electro Mechanical Systems) 센서 전문 기업으로, 아주대 연구팀의 센서 기술을 반도체 양산 기술을 통해 고도화할 예정이다. 인공지능회로 전문인 비퍼플은 이를 인공지능형 모니터링 기술로 스케일업하고, 이노테코는 고도화된 저농도 산소 센서 기술을 개발을 맡고, 동서발전과 전남테크노 파크는 실증을 맡아 국내 최대 용량의 수전해 장치 설비에 개발 센서 직접 설치할 예정이다.

아주대 서형탁 교수는 "수전해 수소 생산은 청정 수소 생산을 위해 필수적인 기술로 안전 확보가 관건"이라며 "그동안 해외 기술에 전적으로 의존해온 수소·산소 불순물 가스 센서 모니터링 기술을 상용 개발해 국산화할 수 있도록 노력할 것"이라고 말했다.