산업 POSTECH 컨소시엄, 102억 규모 ‘수소 국제공동연구’ 사업 선정… 차세대 청정 수소 생산 기반 마련

POSTECH(포항공과대학교) 컨소시엄이 과학기술정보통신부의 ‘글로벌 협력 플래그십 프로젝트’인 ‘수소 국제공동연구(H2GATHER)’ 사업에 최종 선정되어 차세대 청정 수소 생산 기술 개발에 박차를 가하게 되었다.   ▲ POSTECH 김용태 교수   © 포스텍   이번 프로젝트는 총 5년간 약 102억 원의 연구비가 투입되는 대규모 사업으로, 핵심 목표는 ‘음이온 교환막 수전해(AEMWE, Anion Exchange Membrane Water Electrolyzer)’ 기술 개발을 통해 미래 청정 수소 에너지 생산의 핵심 기반을 마련하는 것이다. 특히, 세계적인 수준의 해외 연구 그룹과의 긴밀한 협력을 통해 해당 분야에서 혁신적인 기술력을 확보하는 데 중점을 두고 있다.   본 사업의 단장은 POSTECH 신소재공학과 김용태 교수가 맡았으며, 화학과 박문정 교수와 기계공학과 안지환 교수가 공동 연구원으로 참여한다. 이와 더불어 서울대학교, KAIST, UNIST, KENTECH, 고려대학교, 서강대학교, 중앙대학교, 경상국립대학교, 상명대학교 등 국내 주요 대학들과 한국유미코아촉매, 테크윈, 오라이언폴리머, 아크로랩스 등 기업들이 참여하여 기술 상용화를 위한 협력을 진행할 예정이다.   해외에서는 수전해 촉매 분야의 세계적인 석학인 미국 노스웨스턴대학교의 에드워드 사전트(Edward H. Sargent) 교수, 멤브레인 내구성 연구 분야의 권위자인 렌셀러 폴리테크닉대학교의 배철성 교수, 그리고 시스템 모델링 전문가인 텍사스 A&M 대학교의 조셉 권(Joseph Kwon) 교수 등이 연구진으로 합류하여 기술 고도화에 힘을 보탤 예정이다.   사업단은 음이온 교환막(AEM) 시스템의 핵심 요소 기술인 촉매, 멤브레인, 셀 및 스택 전반에 걸쳐 기술 수준을 향상시키는 데 주력할 계획이다. 구체적으로는 ▲니켈(Ni) 기반 비귀금속 촉매를 활용한 높은 활성도와 내구성 확보 ▲새로운 이오노머(ionomer) 및 혼성 멤브레인을 통한 장기적인 내구성 확보 ▲3D 프린팅 기반의 셀 제조 기술, 플라즈마 표면 처리 기술, 경제성 평가 등을 통해 실제 산업 현장에 적용 가능한 수소 생산 시스템을 구축할 예정이다.   사업단장인 POSTECH 김용태 교수는 “이번 사업을 통해 AEMWE 분야에서 선진국과의 기술 격차를 효과적으로 줄이고, 2030년 목표 수소 생산 단가인 1달러/kg 달성에 한 걸음 더 다가갈 수 있을 것으로 기대한다”며, “수소 기술이 대한민국의 핵심 전략 산업으로 성장하여 반도체와 이차전지에 버금가는 중요한 역할을 수행하게 되기를 희망한다”고 밝혔다.

브레이크뉴스 2025.05.09

산업 OMV, 오스트리아 최대 그린수소 공장 가동…탄소중립 전환 본격화

비엔나 인근 슈베하트 정유공장 내 PEM 수전해 설비 연 1500톤 생산   OMV 수소 생산 공정 인포그래픽 (PEM 수전해 흐름도) 오스트리아 에너지기업 OMV가 자국 최대 규모의 그린수소 생산시설을 본격 가동하며 탈탄소 연료 및 화학제품 생산 체계 전환에 시동을 걸었다. 해당 설비는 수도 비엔나 인근 슈베하트 정유공장 부지 내에 설치됐으며, 연간 최대 1,500톤의 그린수소를 생산할 수 있다.총 2500만 유로(약 370억원)가 투입된 이번 프로젝트는 10메가와트(10MW)급 고분자전해질막(PEM, Polymer Electrolyte Membrane) 수전해 시스템을 통해 풍력·수력·태양광 등 재생에너지를 이용한 물 전기분해 방식으로 수소를 생산한다. 생산된 수소는 지속가능 항공연료(SAF), 재생디젤(HVO), 친환경 화학제품 제조에 활용되며, 연간 약 15,000톤의 탄소배출 저감 효과를 기대하고 있다.OMV 연료·화학 부문 이사 마르타인 반 코텐(Martijn van Koten)은 "일상 속 필수품을 지속가능하게 생산하는 새로운 방식으로 산업을 재창조하고 있다"며 "수소는 탈탄소 연료 생산의 핵심이며, OMV의 그린수소 공급망은 유럽 산업 경쟁력 확보에도 기여할 것"이라고 강조했다.이번 수소플랜트는 유럽 재생에너지 지침(RED II)에 따라 RFNBOs(비생물학적 재생연료) 생산 인증을 받았으며, 오스트리아 기후에너지기금(Climate and Energy Fund Austria)과 커뮤니알크레디트(Kommunalkredit) 등의 지원 아래 조성됐다.OMV는 2050년까지 탄소중립(Net Zero)을 달성하겠다는 목표 아래, 수소 외에도 지열, 항공연료, 화학적 재활용 등 다양한 전환형 프로젝트를 추진하고 있다. 이번 설비는 OMV가 추진 중인 ‘지속가능 필수재 재창조(Reinventing Essentials)’ 전략의 상징적인 첫발로 평가된다.

투데이에너지 2025.05.09

산업 LG화학, 포스코와 CCU 실증 사업 추진···화학·철강 시너지 기대

    LG화학 대산공장 DRM 공장 전경. (사진=LG화학) [서울파이낸스 여용준 기자] LG화학이 포스코홀딩스와 탄소중립 실현을 위한 협력을 본격화한다. LG화학은 7일 과학기술정보통신부 주관 CCU(이산화탄소 포집·활용) 메가프로젝트 사업의 일환으로 화학, 철강 산업 연계의 CCU기술 실증 사업을 진행한다고 밝혔다. 경북 포항제철소에서 이산화탄소를 포집하면 LG화학의 DRM(Dry Reforming of Methane, 메탄건식개질)기술로 석탄 대신 환원제로 사용할 수 있는 일산화탄소(CO), 수소를 생산한다. 환원제는 철광석처럼 산소와 결합된 금속에서 산소를 때어내 순수한 금속을 얻을 때 사용하는 물질을 말한다.  제철공정은 철광석에서 철을 얻기 위해 석탄이 환원제로 사용된다. 석탄의 연소로 발생한 열은 철을 만드는 용융로 가열 연료로 사용되며 연소 과정에서 발생하는 일산화탄소는 환원제로 사용되고 이 때 이산화탄소가 발생한다. LG화학의 DRM기술은 CCU의 한 종류다. 이산화탄소와 메탄을 원료로 환원제인 일산화탄소, 수소를 생산해 제철공정에 사용되는 석탄을 줄일 수 있다. 특히 일산화탄소는 플라스틱 등 다양한 화학제품의 원료로 사용이 가능하고 수소는 친환경 연료로도 사용 가능해 실증 사업을 통해 기술이 상업화되면 활용도가 한층 확장될 것으로 기대하고 있다. LG화학은 2023년 충남 대산에 1000톤 규모의 DRM 파일럿 공장을 구축해 독자기술로 개발된 공정과 촉매 기술을 검증해 운영하고 있다. 이번 CCU 기술 실증 사업은 2026년 시작으로 2028년 포항제철소에 설비를 구축해 2030년까지 실증 운전을 목표로 한다. 이종구 LG화학 CTO 부사장은 "이번 LG화학과 포스코홀딩스 간의 협력은 단순한 협업을 넘어, 철강과 화학 산업이 함께 주도하는 탄소중립 시대를 여는 중요한 전환점"이라며 "LG화학은 기존 산업 구조에 머무르지 않고 전 세계 산업의 탄소 저감 및 지속 가능한 혁신 기술을 선도하기 위한 도전과 도약을 지속할 것"이라고 밝혔다.

서울파이낸스 2025.05.07

기술 中, '녹색 시멘트' 해법 개발 "눈길"...'철강폐기물+메탄' 시멘트 탄소배출 80% 감축

中과학원 연구진, ‘탈탄소 촉매공정’ 개발…기존 공정 그대로 적용 가능▶ CaCO₃ 분해 메커니즘 자체를 전환…고온 열분해의 탄소딜레마 해소 시도▶ 슬래그 등 철강 산업폐기물, 시멘트 속으로…“순환경제+기후해법 동시에” 해결 자료: 중국과학원+NSR [넷제로뉴스] 전 세계 탄소배출의 약 8%를 차지하는 시멘트 산업에서, 이산화탄소 배출을 최대 80%까지 감축할 수 있는 혁신적인 촉매 기반 저탄소 시멘트 제조기술이 중국에서 개발됐습니다. 중국과학원 다롄화학물리연구소(Dalian Institute of Chemical Physics, DICP) 연구진은 철강 산업 폐기물과 메탄(CH₄)을 활용한 공동열분해 반응(co-thermal reaction)을 통해, 기존 시멘트 생산의 핵심 배출원인 탄산칼슘(CaCO₃) 분해 과정의 탄소배출을 대폭 줄이는 데 성공했다고 밝혔습니다. 이 연구는 국제 저널 National Science Review(NSR)에 정식 게재됐으며, 주요 저자로는 류정강(Zhenggang Liu) 박사, 루루이(Rui Lu) 박사, 교신저자로는 차이루이(Rui Cai), 루팡(Fang Lu)이 이름을 올렸습니다. ▶ 탄산칼슘 분해가 전체 배출의 60%…200년 묵은 탄소딜레마 시멘트 제조 과정의 핵심은 석회석(CaCO₃)의 고온 열분해로, 이 반응 하나가 시멘트 제조 탄소배출의 약 60%를 차지합니다. 하지만 지난 200년 동안 기술이 회전식 가마와 건식 시스템 등으로 발전했음에도, ‘고온에서의 CaCO₃ 분해’라는 화학 반응 자체는 바뀌지 않았습니다. 지금까지의 감축 시도는 주로 바이오매스 연료, 수소연료, 에너지 효율 개선 등 간접적 접근에 머물렀습니다. ◇그림 1.(a) 철강 고형 폐기물을 촉매로 한 메탄 통합 저탄소 시멘트 생산. (b) CaCO3와 CH4의 공동 열 변환 공정의 CO2 배출량과 H2/CO 비율에 대한 다양한 Fe 기반 촉매의 효과. 반응 조건: 1.42g CaCO3, 0.21g Fe 기반 촉매, 16mL min-1 CH4, 800°C. SSW cat.: 철강 고체 폐기물 촉매. Ni/CaCO3의 비율은 0.75%였습니다. (c) SSW 촉매의 시너지 효과를 통한 상업용 시멘트 원료와 CH4의 공열 전환. 반응 조건: 1.5g 원료, 0.3g SSW 촉매, 16mL min-1 CH4, 800°C. (d) FeOx, Fe-Zn 및 Fe-Al-Zn 촉매의 XRD 패턴. (e 및 f) Fe-Al-Zn의 STEM 이미지 및 해당 에너지 분산형 X-선 분광법(EDS) 매핑. (g) Fe-Al-Zn 촉매와 사용된 Fe-Al-Zn 촉매에서 Fe 2p 영역의 XPS 스펙트럼. (h) Fe2O3, ZnO, Al2O3 및 Fe-Al-Zn 촉매에 대한 촉매 성능 비교. 반응 조건: 1.64g 시료, 16mL min-1 CH4, 800°C. (i) Fe-Al-Zn 촉매를 통한 CH4와 CaCO3의 가능한 반응 경로. (j) SSW 촉매를 사용한 시멘트 산업의 리엔지니어링을 위한 수명 주기 평가. ▶ 철강 폐기물 속 금속성분으로 ‘반응 경로’ 자체를 바꾸다 연구진은 이번에 철강산업에서 발생하는 슬래그, 슬러지, 금속먼지 등 폐기물 속의 철(Fe), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 등 금속성분을 촉매로 재설계해, 메탄(CH₄) 환경 속에서 CaCO₃와 함께 반응시키는 새로운 공동열반응(co-thermal conversion)을 구현했습니다. 이 촉매 시스템은 반응 후 따로 분리하지 않아도 시멘트 클링커에 직접 포함될 수 있으며, 이 과정에서 수소(H₂)와 일산화탄소(CO)로 구성된 합성가스(syngas)를 부가적으로 생산할 수 있어 에너지 산업 활용도 기대되고 있습니다. ▶ 반응 메커니즘: 직접경로와 이중반응 모두 확인 연구진은 반응 메커니즘도 실험적으로 규명했습니다. △직접경로에서는 메탄이 Ca-Fe 접면의 C–O 결합과 상호작용해 CO와 H₂를 형성합니다. △간접경로에서는 CaCO₃가 먼저 CaO와 CO₂로 분해되고, CO₂가 다시 활성화된 메탄과 반응해 CO와 H₂를 생성합니다. 연구진은 실험결과 직접경로가 주요 반응경로로 확인됐으며, 여기에 Al과 Zn 첨가 시 촉매 표면적과 철산화물(Fe₂O₃) 활성점 분산도가 증가, 촉매의 전체 성능이 최적화됐다고 밝혔습니다. ▶ 탄소배출 80% 감축…공정 유지하면서도 LCA 상 환경성과 높아 이 기술은 기존 시멘트 제조 설비를 유지한 채 적용 가능하며, 전통적인 CaCO₃ 분해 대비 탄소배출을 약 80%까지 줄일 수 있는 것으로 예비 실험에서 입증됐습니다. 또한 생애주기분석(LCA)에서도 높은 환경편익이 확인돼, 향후 산업적 확장이 기대되고 있습니다. ▶ “산업폐기물이 곧 탈탄소 해법”…기후기술·순환경제 통합 모델 연구진은 “이번 연구는 시멘트 산업의 구조적 탈탄소를 가능케 할 뿐 아니라, 철강 산업의 폐기물 재활용이라는 순환경제 모델과도 연결된다”며, “기후위기에 직면한 산업계 전반에 새로운 기술적 활로를 제시한다”고 밝혔습니다. [NZ뉴스/숏콤] 시멘트 제조의 본질을 바꾸지 않고 탄소배출을 80% 줄일 수 있는 이번 기술은, 산업부문 기후해법의 돌파구가 될 전망입니다. 한국 역시 철강-시멘트 산업 연계를 통한 탈탄소 혁신 모델을 모색할 필요가 있을 것입니다.    

넷제로뉴스 2025.05.01