▲ 한화, 수소연료전지 글로벌 인증 획득[출처=한화에어로스페이스]한화에어로스페이스(대표이사 김동관, 손재일)에 따르면 2025년 3월12일 세계 권위의 선급 협회인 DNV로부터 AIP(Approval In Principle, 개념승인) 인증을 받았다.세계 최고 수준의 ‘200kW(킬로와트)급 선박용 수소연료전지’ 인증을 획득해 친환경 무탄소 선박 시장에 본격적으로 진출한다.2024년 말 세계 최초로 개발한 액침냉각 에너지저장장치(ESS)와 함께 세계 최고 수준의 무탄소 동력원을 잇달아 확보한 것이다.AIP는 수소연료전지 등 신기술이 적용된 선박을 제작할 때 기본설계 단계부터 기술 적용의 안정성과 국제 규정 준수 여부 등을 검증해 주는 절차다.한화에어로스페이스는 2024년 KR(한국선급) AIP 인증에 이어 세계 최고 수준의 DNV 인증까지 획득하면서 글로벌 시장에서 선박용 수소연료전지의 본격적인 판매가 가능해졌다.이번에 DNV 인증을 받은 수소연료전지는 고분자 전해질 연료전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)다.저온에서도 발전이 가능해 안정적이고 에너지효율이 높아 선박 등 운송용에 적합하다. 또한 병렬제어 기능으로 MW(메가와트) 단위의 용량 확장이 가능해 중대형 선박에도 적용이 가능하다.

▲ 왼쪽부터 서울대학교 재료공학부 임현우 박사(제1저자), 서울대학교 재료공학부 김진영 교수(교신저자), 국민대학교 응용화학부 이찬우 교수(교신저자), 한국과학기술연구원 유성종 박사(교신저자)[출처=서울대학교]서울대(총장 유홍림) 공과대학(학장 김영오)에 따르면 재료공학부 김진영 교수 연구팀이 국민대 이찬우 교수, 한국과학기술연구원(KIST) 유성종 박사 연구팀과 함께 차세대 친환경 수소 생산을 선도할 전기화학 촉매를 개발했다.연구팀이 설계한 코어-쉘(Core-shell) 구조의 루테늄(Ru) 기반 나노클러스터 촉매는 극소량의 귀금속 사용만으로도 세계 최고 수준의 성능과 안정성을 확보했다는 평가를 받고 있다. 실제 산업용 수전해 장비에 적용 시에도 뛰어난 효율을 입증했다.이번 연구 결과는 촉매 분야의 저명 학술지인 ‘Energy & Environmental Science (IF: 32.4, JCR 상위 0.5%)’ 최신호에 게재됐다. 특히 학술지의 커버 논문으로도 선정돼 연구의 혁신성과 학문적 가치를 입증했다.연소 시 이산화탄소를 배출하지 않는 수소는 기존 화석 연료를 대체할 친환경 에너지원이다. 이 친환경 수소의 생산에는 전기를 이용해 물을 수소와 산소로 분해하는 수전해 기술이 쓰인다.특히 전기 분해를 통해 고순도 수소를 생산하는 ‘음이온 교환막 수전해(이하 AEMWE)’는 차세대 기술로 주목받고 있다.이 기술을 상용화하려면 높은 효율과 안정성을 갖춘 촉매 전극의 존재가 필수적이다. 그러나 현재 대표적 촉매로 사용되는 백금(Pt)은 높은 비용과 빠른 열화(degradation)로 인해 상용화의 걸림돌이 되고 있다.때문에 그 대안으로 비귀금속에 기반한 촉매가 연구되고 있지만, 효율이 낮고 불안정한 촉매라는 한계가 있다. 이에 공동 연구팀은 백금 대비 2배 이상 저렴한 귀금속인 루테늄(Ru)에 기반한 ‘코어-쉘 나노클러스터 촉매(Core-shell Nanocluster Catalyst)’를 개발했다.촉매의 크기를 2나노미터(nm) 이하로 줄이고 귀금속 사용량을 현재 상용 중인 백금 촉매 전극의 3분의 1 수준으로 대폭 낮췄음에도 오히려 백금 촉매를 능가하는 성능을 달성하는 데 성공한 것이다.이 혁신적인 코어-쉘 촉매는 동일한 귀금속 함량에서 백금 촉매에 비해 4.4배 높은 성능을 기록했을 뿐 아니라 현재까지 보고된 수소 발생 촉매 중 세계 최고 수준의 성능을 나타냈다.또한 발포체 전극 구조를 갖춘 덕분에 반응물의 공급 속도가 최적화돼 높은 전류밀도에서도 탁월한 안정성을 보였다. 나아가 실제로 AEMWE가 활용되는 산업 환경에서도 상용 백금 촉매 전극에 비해 월등히 낮은 전력 소모량을 기록해 차세대 수전해 촉매의 강력한 후보로 자리매김했다는 평가다.연구팀은 개발 과정에서 먼저 과산화수소 처리를 통해 티타늄 발포체 기판 위에 얇은 티타늄 산화층을 형성한 후 전이금속 몰리브데늄(Mo)을 도핑했다.그리고 그 위에 1~2나노미터(nm) 크기의 루테늄 산화물 나노입자를 균일하게 증착했다. 이후 정교한 저온 열처리로 원자 수준에서 열확산을 유도해 독창적인 코어-쉘 구조를 형성했다.최종 단계에서는 수소 발생 반응 도중 발생하는 전기화학적 환원 반응을 통해 코어-쉘 구조의 환원을 유도했다. 그 결과 개발된 촉매는 루테늄 금속 코어에 다공성의 환원 티타니아(titania) 단일층을 갖고 그 계면에 금속성의 몰리브데늄 원자들이 존재하는 독특한 코어-쉘 구조를 갖추게 됐다.향후 ‘코어-쉘 나노클러스터 촉매’는 친환경 수소 생산의 효율을 획기적으로 향상시키는 동시에 귀금속 사용량도 줄여 수소 생산 비용을 크게 낮출 전망이다.고성능과 경제성을 겸비한 강점 덕분에 수소차를 비롯해 다양한 친환경 운송 수단의 연료로 쓰이고 수소 발전 등 관련 사업 분야에서 광범위하게 활용될 것으로 기대된다.나아가 이번 연구는 화석연료 중심의 에너지 시스템에서 벗어나 수소 경제의 실현 가능성을 한층 더 높일 수 있는 기술적 돌파구를 마련할 것으로 예상된다.논문의 제1저자인 임현우 박사는 우수한 연구성과를 바탕으로 올해부터 정부의 세종펠로우십 사업의 지원을 받아 서울대학교 재료공학부 김진영 교수의 연구실에서 박사후연구원으로서 연구를 이어가는 중이다. 특히 이번에 개발한 촉매의 구조인 ‘코어-쉘 구조’를 실제로 상용화하는 후속 연구를 집중적으로 수행할 예정이다.서울대 김진영 교수는 “2nm 미만의 극소형이면서도 우수한 성능과 안정성을 지닌 코어-쉘 촉매는 앞으로 나노 코어-쉘 소자 제작 기술, 그리고 탄소중립 시대를 앞당길 수소 생산 기술의 발전에 중대한 기여를 할 것이다”고 강조했다.

▲ ‘2024년 명품 K-철도기술’ 최우수 기술로 선정된 ‘액화수소 기반 수소기관차 핵심기술 개발’[출처=한국철도기술연구원]한국철도기술연구원(이하 ‘철도연’, 원장 한석윤)에 따르면 K-철도기술을 세계적 명품으로 발전시키기 위해 철도연의 유망 기술 중 4개 기술을 2024년 대표 ‘명품 K-철도기술’로 선정했다.명품 K-철도기술은 전통적인 철도산업에 4차 산업 기술과 한국문화 등 대한민국의 강점을 융합한 우수 기술로 2021년부터 매년 1회 선정하고 있다.기술의 우수성, 사업화 가능성 그리고 사회·경제적 파급효과를 종합적으로 평가하여 선정했다. 선정된 기술은 후속 사업 지원, 특허 등 지식재산권 관리, 인증, 홍보 등 맞춤형 지원으로 세계적 명품기술로 발전시키고 상용화할 계획이다.철도연의 명품 K-철도기술 중 최우수 기술에는 ‘액화수소 기반 수소기관차 핵심기술(김길동 철도연 수석연구원)’이 선정됐다.우수기술은 ‘AI 기반 공기 오염물질 농도예측 및 지하철 공기청정기술(박덕신 철도연 수석연구원)’, ‘인공지능 기반 고정밀 레일마모 검측 시스템(정우태 철도연 책임연구원)’, ‘철도 인프라 디지털 관리 혁신을 위한 BIM 기반 통합운영플랫폼(박영곤 철도연 수석연구원)’이 각각 선정됐다.최우수 기술로 선정된 ‘액화수소 기반 수소기관차 핵심기술’은 –253도(℃)의 극저온 상태인 액화수소를 연료전지에 공급해 전기에너지를 생산하고, 이를 이용해 철도차량을 구동하는 100% 친환경 기술이다.디젤기관차에서 발생하는 온실가스와 미세먼지 배출을 획기적으로 줄이기 위해 개발 기술로 액화수소 공급 시스템과 하이브리드 추진제어 기술을 결합했다.▲ 우수 기술로 선정된 ‘AI 기반 세계 최고 수준의 공기 오염물질 농도예측 및 지하철 공기청정기술’[출처=한국철도기술연구원]우수기술로 선정된 ‘AI 기반 세계 최고 수준의 공기 오염물질 농도예측 및 지하철 공기청정기술’은 지하철 환경에 최적화된 인공지능을 활용해 PM2.5, PM10, VOCs, 라돈 등의 농도를 예측하고 쾌적한 환경을 유지하는 세계 최고 수준의 기술이다. 대만으로 수출이 확정되었으며, 싱가포르 및 인도와 수출 협상이 진행 중이다.‘인공지능 기반 고정밀 레일마모 검측 시스템’은 철도 궤도 레일의 마모와 결함상태를 자동으로 인지하고 검측해 유지보수 효율을 높이는 기술이다. 레일 결함 감지와 위험도 예측이 가능하며, 철도 안전사고 예방에 중요한 역할을 하는 미래 유망 기술이다.‘철도 인프라 디지털 관리 혁신을 위한 BIM 기반 통합운영플랫폼’은 철도 인프라의 계획, 설계, 시공, 유지관리 등 전체 생애주기에 필요한 정보를 효율적으로 관리하는 플랫폼 기술이다.2030년까지 건설 전 과정을 디지털화하고 자동화하는 정부 정책에 부응하며 철도 인프라 운영관리 패러다임을 혁신할 것으로 기대된다.철도연은 명품 K-철도기술로 선정된 기술이 세계적 수준의 기술로 자리 잡을 수 있도록 각 기술의 특성에 맞는 맞춤형 지원을 진행할 예정이다.한석윤 철도연 원장은 “K-철도기술은 이미 세계적 수준에 도달했으며, 앞으로도 그 경쟁력을 널리 알라는 데 주력하겠다. K-철도기술의 명품화를 위해 지속적인 연구개발과 기술혁신에 매진하겠다”고 강조했다.

▲ 미국 식품제조기업인 크래프트 하인즈(Kraft Heinz) 로고미국 식품제조기업인 크래프트 하인즈(Kraft Heinz)에 따르면 영국 식품가공공장에 £ 4000만 파운드를 투자해 친환경 수소발전소를 건설할 계획이다. 에너지 수요의 절반 이상을 충족시킬 것으로로 전망된다.영국 북부 그레이터맨체스터주 위건에 위치한 키트 그린(Kitt Green) 공장에 건설한다. 해당 식품가공공장의 고용 인원은 약 850명으로 하인즈의 베이크드빈, 스프, 스파게티 후프 등을 생산한다.크래프트 하인즈는 수소발전소 건설을 위해 영국 에너지 기업인 칼턴 파워(Carlton Power)와 계약을 체결했다. 풍력과 태양열 등 재생가능 에너지원을 활용해 공장에서 필요한 수소를 생산할 계획이다.식품가공공장에서 필요한 천연가스의 절반 이상을 생산하는 동시에 공장의 탄소 배출량을 1년에 1만6000톤(t) 감축할 것으로 판단된다.크래프트와 칼턴 파워 양사는 향후 12~18개월 동안 발전소 건설 계획을 승인받고 정부로부터 수소 펀딩을 획득할 계획이다. 2026년부터 발전소 가동을 시작할 방침이다.

글로벌 친환경에너지 비영리 조직이자 기후 싱크탱크인 엠버(Ember)에 따르면 유럽연합(EU)이 러시아의 화석 연료를 대체하기 위해 좀 더 완화된 녹색 기준을 고려하고 있는 것으로 드러났다.유럽연합은 러시아의 화석 연료를 신재생에너지와 수입 수소 전력으로 대체하기 위해 환경규제 완화를 준비하고 있다. 회원국 기업은 환경영향평가 없이 풍력 및 태양광 프로젝트를 위한 건설 작업을 시작할 수 있게 된다.에너지 정책을 통제하는 유럽연합의 27개 회원국들은 유럽연합의 신재생에너지 목표를 충족시키기 위해 각국의 지역들에 충분한 프로젝트를 할당해야 한다. 할당 영역들을 선택하기 전에 환경영향 평가는 필요하다. 길고 복잡한 행정 절차는 재생 가능 에너지 및 관련 인프라에 대한 투자 확대의 핵심 걸림돌이다. 완화되는 환경규제 계획은 조류 및 다른 보호종을 죽이거나 서식지를 교란시키는 결과를 초래할 수도 있다. 러시아와 우크라이나의 전쟁은 유럽연합이 화석 연료에 대한 대안 채택을 가속화시켰다. 2050년까지 탄소 배출 제로 달성을 목표로 그린딜 기후 목표가 추진되고 있다.2021년 유럽연합은 2030년까지 탄소 배출량을 55% 줄이겠다는 중기 목표 달성을 위해 일련의 조치를 발표한 바 있다. 유럽 그린딜 위원회는 수소가 러시아로부터 대부분 공급되는 유럽의 중공업에 사용되는 천연가스를 대체할 수 있는 유일한 에너지라고 주장한다. 대체 에너지는 탄소 배출량을 줄이는 것뿐만 아니라 기업의 경쟁력을 유지하는 것이 중요한 데, 수소가 가장 적합한 것으로 판단하고 있다. 유럽연합은 2030년까지 재생 가능 자원으로 40%의 전력을 생산하기로 합의한 바 있다. 하지만 조만간 더 높은 목표치를 설정할 것으로 전망된다. 녹색 에너지 프로젝트의 배치율을 30% 확대할 것으로 예상된다.유럽연합은 6개월 이내에 러시아로부터의 석유 수입 금지를 논의하고 있다. 2022년 말까지 러시아산 천연가스 사용을 중단하겠다고 약속했다. 러시아 천연가스는 유럽연합 지역 소비량의 40% 이상을 차지한다.▲엠버(Ember) 홈페이지

영국 건설 장비 제조업체인 JCB에 따르면 오스트레일리아에서 신재생 에너지를 사용해 생산된 친환경 수소를 수입할 계획이다. 계약금액은 수십억 파운드에 달한다.해당 오스트레일리아 기업은 FFI(Fortescue Future Industries)이다. 2022년 연초부터 JCB는 FFI의 전문 제품인 라이즈 수소(Ryze Hydrogen)를 통해 친환경 수소를 판매할 수 있도록 할 계획이다.라이즈 수소는 연소될 때 이산화탄소를 배출하지 않는다. 전 세계는 화석 연료를 태우는 것을 막기 위해 노력하고 있으며 이산화탄소 배출량이 많은 중공업을 위한 대안으로 라이즈 수소가 긍정적인 평가를 받고있다.JCB의 주력 제품인 대형 건설 중장비 차량들을 비롯해 건설 및 물류 부문의 대형 트럭, 대중 교통 수단인 2층 버스 및 버스 등의 연료로 상기 라이즈 수소를 사용하려는 것이다.JCB와 FFI의 이번 계약 체결은 'COP 26 기후회의' 에 발표됐다. 전 세계의 기후변화를 위한 다양한 노력의 일환으로 홍보하기 위한 목적이다. ▲JCB 홈페이지

영국 런던 본사의 다국적 화학 대기업인 이네오스(INEOS)에 따르면 '친환경 수소' 를 개발하는 프로젝트에 €20억유로 이상을 투자할 예정이다. 유럽 전역에서 탄소를 제거하기 위함이다. 이네오스는 자회사인 INOVYN을 통해 물을 수소와 산소로 쪼개는 기술인 전기분해 프로젝트에 자금을 지원한다.이를 통해 다양한 응용분야에 활용할 수 있는 제로(0) 탄소 수소연료를 만들 계획이다. 노르웨이의 항구도시인 라프네스에 새로운 20MW의 전해관을 건설하여 국가의 운송 산업에 수소를 공급한다.독일 쾰른에는 120MW 규모의 전기공급기가 별도로 건설돼 전력과 메탄올을 연결하는 기능을 통해 친환경 암모니아와 전기연료 생산을 추진할 예정이다.노르웨이 공장은 연간 탄소 배출량을 최소 2만2000톤 줄일 수 있다. 또한 독일 쾰른 공장에서의 배출량은 연간 12만톤 이상 감소할 것으로 예측한다.▲이네오스(INEOS) 홈페이지

남아프리카공화국 석유화학기업인 사솔(Sasol)에 따르면 일본 자동차제조사 도요타의 국내 법인인 도요타 남아공(Toyota South Africa Motors, TSAM)과 파트너십을 체결했다. 국내 친환경 수소 모빌리티 생태계의 개발을 모색하기 위함이다. 우선적으로 양사는 국내 주요 화물 이동경로들 중 하나에 이동 통로를 개발할 계획이다.나이지리아 국영석유공사(NNPC)에 따르면 2021년 1월 한달 동안 휘발유 공급량은 14억4000만 리터로 집계됐다. 1일 평균 공급량 4630만 리터를 기록했다. 2021년 1월 1일 휘발유 소비량은 4월 현재 예상되고 있는 1일 휘발유 소비량 7000만 리터와는 다른 것으로 분석된다.남아프리카공화국 액세스은행(Access Bank)에 따르면 보츠와나(Botswana)의 주요 은행인 뱅크ABC보츠와나(BancABC Botswana)를 인수할 것으로 전망된다.상기 인수를 위해 대부분의 사업지분을 매입하는 계약을 체결할 예정이다. 액세스은행은 2021년 수익의 30%를 주요 해외사업 운영국인 나이지리아 이외에서 벌어들일 계획이다.▲액세스은행(Access Bank) 홈페이지

남아프리카공화국 석유화학기업인 사솔(Sasol)에 따르면 일본 자동차제조사 도요타의 국내 법인인 도요타 남아공(Toyota South Africa Motors, TSAM)과 파트너십을 체결했다. 국내 친환경 수소 모빌리티 생태계의 개발을 모색하기 위함이다. 우선적으로 양사는 국내 주요 화물 이동경로들 중 하나에 이동 통로를 개발할 계획이다.국내 주요 도시인 더반과 요하네스버그 사이의 N3 루트가 이동 통로 개발 대상으로 유력하다. 이후 N3 루트에 수소를 동력으로 하는 중장비 차량, 장거리 트럭들을 대상으로 시험 운행을 진행할 계획이다.사솔의 향후 추구하려는 친환경 에너지 사업은 적정 규모의 신재생 탄소 공급원료의 생산으로 분석된다. 남아공은 성장하는 국내 수소 경제를 활용하고 비용 효율적인 녹색 수소를 전 세계에 수출할 역량도 확대될 것으로 전망된다.▲사솔(Sasol) 홈페이지