한국재료연구원(원장 최철진)은 1976년 12월 30일 설립된 ‘한국기계금속시험연구소’의 창원 분원에서 2020년 11월 20일 정식으로 설립되었다. 76년 설립 이래 국내 첨단 소재 원천기술 개발과 소재 국산화를 위한 연구에 집중하고 있는 국가연구기관이다.
재료연구원의 연구 분야는 극한재료연구소, 경량재료연구본부, 재료공정연구본부, 나노재료연구본부, 융·복합재료연구본부, 에너지·환경재료연구본부, 바이오헬스재료 연구본부, 재료데이터·분석연구본부 등이 있다.
이 가운데 에너지·환경재료연구본부는 미래에너지·환경 및 전자산업 분야의 핵심 원천소재와 화학·전기화학적 방법을 통한 표면소재·공정기술 및 수소 생산·저장·운송·활용 기술 개발에 주력하고 있다. 이 본부 안에는 수소·전지재료연구센터도 함께 있다.
수소·전지재료연구센터는 수소에너지의 저변 확대 및 탄소중립 실현을 위해 그린수소 생산·활용과 수소 저장·운송을 위한 소재·부품 기술을 개발하고 있다.
그린수소 관련 기술로는 음이온교환막(AEM)수전해, 연료전지 스택 및 핵심소재·부품 기술의 개발, 해수·폐양액·폐알칼리·중성 전해질을 기반으로 한 탈 초순수 직접 활용 차세대 수전해 핵심요소 기술과 전기화학적 CO₂ 전환 소재·부품 기술 개발에 집중한다.
수소 저장·운송 분야에서는 액체 및 고압 수소환경에서 소재·부품의 시험평가 기술을 개발하고 다양한 소재에 대한 시험평가 데이터를 제공한다. 이외에도 수소산업 소재·부품의 건전성을 평가할 수 있는 전산해석 기술을 개발하는 연구도 수행 중이다.
에너지·환경재료연구본부는 오랜 기간 수소 분야의 신기술을 개발하는데 힘써왔다. 지난 2021년 5월에는 국내 최초로 ‘음이온 교환막 해수 수전해 기술’을 개발하기도 했다. 음이온 교환막 수전해는 저렴한 비귀금속 촉매를 이용해 고순도의 수소를 저가로 생산하는 기술인데, 반드시 정제수(초순수)를 사용해야 하기에 수소 생산단가를 증가시켰다.
재료연구원 최승목, 이지훈 박사 연구팀은 니켈이 도핑된 고선택성 2차원 나노시트 형상의 수산화철(FeOOH)촉매를 전극 표면에 형성시켜 촉매 일체형 전극을 개발했고, 이를 통해 염소발생반응을 억제시켜, 수소 발생 효율을 높였다.
여기에 그치지 않고 지난 2022년 12월에는 고성능 비귀금속 촉매·전극 소재를 개발하고, 이를 폐알칼리 수전해 시스템에 적용해 비귀금속 기반의 폐알칼리 음이온 교환막 수전해 기술도 국내 최초로 개발했다.
음이온 교환막 수전해 분야에 대한 이러한 연구 성과에 힘입어 한국재료연구원은 올해 7월 23일 과학기술정보통신부가 출범한 ‘국가 수소 중점연구실’의 5대 분야 중 하나인 ‘음이온 교환막 수전해’ 총괄 주관 연구기관에 지정됐다.
국가 수소 중점연구실은 2030 수소 기술 국산화율 100% 달성이라는 비전을 가지고 출범해, 기술 국산화 및 표준화, 국제협력연구 등의 역할을 수행한다. 재료연구원은 음이온교환막 수전해 분야에서 2035년 PEM 수전해와 동등한 효율의 1MW 대용량 시스템 개발을 목표로 하고 있다.
이 목표를 위해 재료연구원은 한국화학연구원, KIST, 한국에너지기술연구원, 포항가속기연구소, 서울대, 카이스트, 포스텍, GIST, UNIST, 상아프론테크, LT메탈 등과 컨소시엄을 구성했고 밀양시 등과 협력해 실증연구센터 구축도 준비 중이다.
에너지·환경재료연구본부 최승목 본부장은 “수소 시장이 태동하는 단계에서 EU, 미국, 일본 등은 청정수소 생산을 위한 생산기지를 마련하고 있고, 중국도 대량의 수전해 시스템을 구축하고 있다”며 “기술 선도국을 따라잡기 위해서는 정부의 정책적 지원과 국내외 전문기관들과의 지속적 협력이 필수적이다”고 말했다.
[출처: 수소뉴스] 한국재료연구원 에너지·환경재료연구본부국내 최고 음이온교환막(AEM) 수전해 연구기관으로 성장 목표