화학뉴스

한국화학연구원(KRICT)이 고성능 음이온 교환막(AEMWE) 소재 HQPC-TMA를 개발했다.
한국화학연구원 이장용·김성준 박사 연구팀은 최근 음이온 교환막 수전해 장치에 적용하는 고분자량화 폴리카바졸(Polycarbazole)계 음이온 교환막 소재 기술을 제시했다.
친환경 그린수소를 생산하는 수전해 기술은 한국형 탄소중립 100대 기술 가운데 하나로 평가되며, 특히 음이온 교환막은 다양한 수전해 방식 중 고순도 수소를 경제적으로 생산 가능한 차세대 유망 기술로 부상하고 있다.
어드로이트 마켓리서치(Adroit Market Research)에 따르면, 음이온 교환막 시장은 2029년 약 10억1700만달러(약 1조3984억원)로 2021년-2029년 연평균 5.2% 성장할 것으로 예상된다.
기존 알카라인(Alkaline) 수전해 기술은 설비 비용이 저렴하고 기술적 성숙도가 높지만 효율이 떨어지고 수소 순도가 낮으며, 양이온 교환막 수전해 기술은 비싼 귀금속을 촉매로 사용하는 단점이 있어 저렴한 촉매를 활용해 고순도 수소를 생산하는 음이온 교환막 수전해 기술이 주목받고 있다.
다만, 음이온 교환막 수전해 소재의 낮은 성능과 내구성이 상용화를 방해함에 따라 최근 미국, 캐나다, 독일 등 선진국을 중심으로 우수한 소재가 개발돼 상용화되고 있으며 국내에서도 상용화에 힘쓰고 있으나 핵심부품 소재 대부분을 해외에서 수입하고 있어 국산화가 절실한 상황이다.
이에 연구팀은 분자구조 조절이 쉬운 폴리카바졸계 소재를 설계한 다음 분자량을 높이는 기술을 적용해 세계 최고 수준의 성능 및 내구성을 지닌 음이온 교환막 소재를 개발하는데 성공했다.
신소재는 기존 상용화 소재 대비 내구성은 10배, 이온 전도도는 20% 이상 높은 것으로 알려졌으며, 연구팀은 대용량 합성 연구와 대면적 강화막 제조를 후속 연구로 준비하고 있다. (윤우성 기자)