모델링 및 실험 기반 알칼라인 수전해용 고성능 차세대 확산체 기술 개발

그린수소기술자립프로젝트는 차세대 PEM 및 알칼라인 수전해 기술의 국산화를 통해 수소경제 기반을 강화하기 위한 국가 전략 연구개발사업이다. 정부는 에너지 전환 흐름 속에서 핵심 수전해 기술의 자체 개발이 필요하다는 판단 아래 2025년 신규과제를 선정했다. 올해는 차세대 고효율·고내구 기술 개발을 중점으로 하며, 기업·대학·연구기관 등 다양한 주체가 참여할 수 있다. 이를 통해 국내 수전해 기술 경쟁력을 높이고 산업 적용 및 상용화를 촉진하는 것이 목표다.

이 과제는 알칼라인 수전해 시스템의 성능을 좌우하는 확산체의 구조와 물질전달 특성을 정밀하게 분석하고, 모델링 및 실험 데이터를 연계하여 고성능 차세대 확산체 설계 기술을 확보하는 것을 목표로 한다. 수치해석 기반 예측 모델 구축, 시제품 설계·제작, 성능·내구성 평가를 단계별로 수행하며, 최종적으로 상용 시스템 적용 가능성을 검증한다. 이를 통해 국내 알칼라인 수전해 기술의 효율 향상과 핵심 부품 국산화 기반을 마련하는 것이 기대된다.

본 과제는 알칼라인 수전해용 고성능 확산체 기술을 확보하기 위해 모델링과 실험 검증을 결합한 연구를 수행한다. 확산체는 가스 이동, 전해액 흐름, 물질전달을 제어하는 핵심 부품으로, 시스템 효율과 안정성을 좌우한다. 주요 연구 내용은 다음과 같다. 1. 모델링 기반 구조·유동 설계 기술 개발 - 확산체 내부 유동 및 물질전달 특성 분석 - 다양한 설계 변수에 따른 성능 예측 모델 구축 - 고효율 구조 최적화 모델 개발 2. 시제품 제작 및 공정 기술 개발 - 모델링 결과를 반영한 확산체 구조 설계 - 제조 공정 설계 및 시제품 제작 - 내구성·부식 안정성 확보 공정 개발 3. 실험 기반 성능 평가 및 검증 - 전기화학적 성능 측정 및 시스템 적용 시 성능 변화 분석 - 장시간 운전 조건에서의 내구성 평가 - 모델링 결과와 실험 결과 간 상호 검증 및 설계 개선 4. 시스템 적용성 검토 및 기술 고도화 - 실제 알칼라인 수전해 스택에 적용한 성능 평가 - 상용화 가능성 분석 및 후속 기술 로드맵 도출 본 연구는 국내 확산체 기술 자립도를 높이고, 차세대 알칼라인 수전해 시스템의 효율을 향상시키기 위한 핵심 기반 기술 확보에 중점을 둔다.