바닷물서 바로 수소 뽑는다…호주 연구진, '액체 금속' 활용 12.9% 효율 달성

호주 시드니 대학교(University of Sydney) 연구진이 액체 금속인 갈륨(Gallium)과 햇빛을 결합해 민물은 물론 바닷물에서 직접 그린수소를 생산하는 혁신 기술을 개발했다고 지난 10일(현지시각) 에너지 전문 매체 더 드라이븐(The Driven)이 보도했다.

이번 연구는 시드니 대학교 화학 및 생체분자 공학부 쿠로시 칼란타르 자데(Kourosh Kalantar-Zadeh) 교수팀이 주도했으며, 세계적 권위의 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 최신호에 실렸다.

연구팀은 상온 부근에서 액체로 존재하는 갈륨의 특성을 이용해 수소를 추출하는 '순환형 공정'을 구축하는 데 성공했다.

그동안 그린수소는 재생에너지로 만든 전기로 물을 분해하는 수전해 방식에 의존해 왔다. 그러나 이 방식은 염분에 의한 설비 부식 탓에 반드시 값비싼 정제 과정을 거친 민물만을 사용해야 한다는 제약이 따랐다.

연구팀은 갈륨을 물에 넣고 빛을 쬐는 방식에서 돌파구를 찾았다. 논문 제1 저자인 루이스 캠포스(Luis Campos) 연구원은 "액체 갈륨 표면은 다른 물질이 잘 달라붙지 않는 비점착 성질을 지니고 있다"고 밝혔다.

이러한 특성 덕분에 갈륨이 물속에서 빛을 받으면 표면 산화 반응을 통해 깨끗한 수소와 산화수산화갈륨(Gallium oxyhydroxide)을 생성한다. 칼란타르 자데 교수는 "그동안 간과됐던 갈륨과 물의 접촉 반응을 새롭게 조명하여 높은 수소 생산율을 확보했다"고 설명했다.


이번 기술의 핵심 경쟁력은 '효율'과 '자원 재활용'이다. 연구팀이 확보한 수소 생산 효율 12.9%는 과거 실리콘 태양전지가 1950년대 6%로 시작해 1990년대에야 10%를 넘겼던 것과 비교하면 매우 고무적인 수치다.
특히 수소를 추출하고 남은 산화수산화갈륨은 다시 갈륨으로 환원해 공정에 재투입할 수 있다. 칼란타르 자데 교수는 "첫 증명 단계에서 거둔 12.9%의 효율은 상업적으로 매우 높은 경쟁력을 갖췄음을 의미한다"며 "배터리와 경쟁해야 하는 승용차 시장이나 탄소 감축이 절실한 제조업 현장에 저렴한 수소를 공급하는 기반이 될 것"이라고 강조했다.


시드니 대학교 연구팀은 이번 성과를 바탕으로 상용화 전 단계인 중규모 반응로(Reactor) 구축에 나설 계획이다. 바닷물을 정제 없이 활용하는 이 기술이 시장에 안착하면, 해안선을 보유한 국가들의 수소 생산 주권이 강화되면서 글로벌 에너지 공급망의 판도가 바뀔 전망이다.

다만 핵심 소재인 갈륨의 수급 안정성과 가격 변동성은 기업들이 해결해야 할 과제로 꼽힌다. 이에 따라 산업계에서는 차세대 수소 생산 기술 확보와 더불어 액체 금속 리사이클링 기술 내재화에 박차를 가해야 한다는 분석이 우세하다.

에너지 업계 전문가들은 "새로운 생산 방식이 등장함에 따라 글로벌 인증 체계와 표준을 선점하려는 전략적 움직임이 향후 시장 패권을 결정할 것"이라고 제언했다.


서진욱 글로벌이코노믹 기자 jinwook@g-enews.com