에코캐탈, 암모니아 기반 PEM 스택셀 수소 생산 기술 공개

▲암모니아로부터 수소 발생하는 전기화학 PEM 스택셀 시스템 (에코캐탈 제공)

암모니아를 활용한 수소 생산 기술은 친환경 에너지 전환 흐름 속에서 새로운 대안으로 주목받고 있다.

이에 에코캐탈은 암모니아(NH₃)로부터 대량 생산이 가능한 전기화학 양이온교환막(PEM) 스택셀을 이용해 고순도 그린수소를 생산하는 기술을 선보이며 수소 공급 과정에서의 안전성과 효율성을 동시에 고려한 새로운 기술 방향을 제시했다.

수소 경제 실현을 위해서는 생산·저장·운송의 안정적인 공급망 구축이 중요하다. 현재 호주 및 캐나다에서는 타국으로 수출하기 위해 신재생 에너지를 활용한 수전해 방식으로 생산된 그린수소를 암모니아 형태로 전환하여 저장·수송하고 있다. 이는 고압 수소 저장·운송보다 위험성과 비용을 줄일 수 있어 국제 수소 공급망에서 중요한 전략으로 활용되고 있다.

암모니아는 비료 원료로 이미 대량 생산 및 유통 인프라가 구축되어 있고 상온·상압에서 장기 보관이 가능하다는 장점이 있어 ‘수소 운반체’(Hydrogen Carrier)로 주목받고 있다. 이에 따라 암모니아에서 필요 시점과 장소에 수소를 효율적으로 추출할 수 있는 기술이 수소 에너지 체계 전환의 핵심 기술 중 하나로 여겨지고 있다.

에코캐탈은 이러한 수요를 바탕으로, 암모니아를 고온 열분해하는 기존 방식과 달리 전기화학 양이온교환막(PEM) 기반 스택셀로부터 상온에서 암모니아를 분해하여 수소를 생산하는 기술을 개발했다.

암모니아-수소 PEM 셀 방식에서 기존에 불가능하다고 여겨진 촉매·전극 부식 문제를 근본적으로 해결하였다. 그 결과 수소 이온(H⁺) 만 선택적으로 막을 통과하여 고순도 수소 확보가 가능하며 상용화된 기존 PEM 분리막을 사용하여 쉽게 대량 생산이 가능하다. 이점이 암모니아-수소 음이온교환막(AEM) 셀 방식과 차별성이 있다.

해당 기술은 소용량 전력으로 구동할 수 있고 모듈의 소형화가 쉽다. 기존 배전망을 그대로 사용하면서도 재생에너지 전력 공급 체계(RE100)를 적용할 수 있어 수소 수요 현장에서의 온사이트 생산 및 분산형 에너지 체계 전환에 적합하다는 평가를 받고 있다. 업계에서는 이 점이 향후 수소 산업 전반의 공급 방식에 변화를 가져올 ‘게임 체인저’ 역할을 할 수 있을 것으로 내다보고 있다.

기업 관계자는 "국내 수소 산업의 핵심 공공기관인 한국가스공사에서 해당 기술에 대한 실증을 다음 달까지 마무리할 계획"이라며, "실증 이후 국내 발전 공기업 및 해외 기관으로부터의 투자 유치도 검토 중인 것으로 알려졌다. 다만, 기술적 측면에서는 장기 운전 신뢰성에 대한 추가 검증 및 최적화 과정이 진행 중이다"라고 전했다.

에코캐탈은 2023년 성균관대학교 교원 창업을 통해 설립된 친환경 기후·환경·에너지 촉매 기술 스타트업으로, 탄소중립 2050 달성을 목표로 핵심 기술 연구에 박차를 가하고 있으며 광 및 전기화학 기반 촉매 기술을 중심으로 촉매 구조 설계, 전극 계면 반응 최적화, 수소 및 탄소 전환 기술 개발 등 다양한 친환경 에너지 솔루션 연구를 수행하고 있다.

에코캐탈은 기업부설연구소 및 연구개발전담부서를 갖추고 있어 체계적인 R&D 수행 인프라를 확보한 것으로 알려졌다. 또한, 국내 공공기관과의 협력 연구뿐 아니라 해외 대학 및 연구소와의 공동 프로젝트도 확대하고 있어 기술 경쟁력을 국제적으로 넓혀가고 있다는 평가를 받고 있다.

기업 관계자는 “기후 위기 대응과 지속 가능한 에너지 체계 전환은 더는 선택이 아닌 필수 과제이다. 촉매 기술을 기반으로 한 수소 생산 및 탄소 자원화 기술을 통해 산업 현장에 실제로 적용 가능한 솔루션을 제공하겠다”라며, "암모니아는 이미 산업에서 널리 사용되기 때문에 별도의 고압 수소 저장 설비 없이 수소 공급 인프라를 확장할 수 있는 장점이 있다. PEM 스택셀 기술은 소형·모듈형·대형 설비로 단계적 확장이 가능해 다양한 산업 분야에 온사이트(On-site) 적용 가능성이 있다”고 설명했다.

이어 “현재는 장기 운전 신뢰성에 대한 검증을 진행 중이며 실증 결과에 따라 기술 고도화를 지속하겠다”라고 덧붙였다.

업계에서는 에코캐탈이 연구 중심 딥테크 기업으로서 국내 청정에너지 기술 생태계 강화와 글로벌 친환경 전환 흐름에 중요한 역할을 할 것으로 기대하고 있다.