녹색 수소 생산: 알칼리 전해조가 시장을 선도하는 이유

소개

세계가 재생 에너지로 전환함에 따라, 깨끗한 전기를 이용한 전기분해를 통해 생산되는 녹색 수소는 운송, 제철, 화학 등 산업의 탈탄소화에 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 다양한 전해조 기술 중 알칼리 전해조(ALK)가 현재 시장을 장악하고 있습니다. 그렇다면 그 이유는 무엇일까요?

이 블로그에서는 다음의 장점을 살펴보겠습니다. 알칼리성 전해조녹색 수소 생산에서의 역할과 대규모 프로젝트에서 왜 여전히 선호되는 선택인지에 대해 설명합니다.

알칼리 전해조란 무엇인가?

알칼리 전해조는 수십 년 동안 사용되어 왔으며 수소 생산에 있어 가장 발전된 기술 중 하나입니다. 알칼리 전해조는 알칼리 용액(일반적으로 수산화칼륨, KOH)을 전해질로 사용하고 니켈 기반 전극을 사용하여 전기화학 반응을 통해 물(H₂O)을 수소(H₂)와 산소(O₂)로 분리합니다.

주요 반응:

음극에서: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻
양극에서: 2OH⁻ → ½O₂ + H₂O + 2e⁻

알칼리 전해조가 시장을 장악하는 이유

1. 검증된 기술력과 신뢰성

알칼리 전해조는 20세기 초부터 산업용 수소 생산에 사용되어 왔습니다. 오랜 경험 덕분에 PEM(양성자 교환막)이나 SOEC(고체 산화물 전해조)와 같은 새로운 기술에 비해 대규모 프로젝트에 위험성이 낮은 선택입니다.

2. 자본 비용 절감

ALK 시스템의 가장 큰 장점 중 하나는 비용 효율성입니다. 비귀금속(예: 백금이나 이리듐 대신 니켈)을 사용하기 때문에 기존 방식보다 훨씬 저렴합니다. PEM 전해조값비싼 촉매에 의존합니다.

3. 산업용 확장성

알칼리 전해조는 암모니아 공장이나 정유소와 같이 대규모 수소 생산에 이상적입니다.

4. 더 긴 수명 및 내구성

ALK는 PEM 시스템보다 성능 저하 문제가 적기 때문에 수명이 약 20년으로 장기 운영 비용을 절감할 수 있습니다. 견고한 구조 덕분에 혹독한 산업 환경에도 적합합니다.

5. 재생 에너지와의 호환성

ALK는 전통적으로 안정적인 전력 입력이 필요했지만, 동적 작동 기술이 발전하면서 바람이나 태양과 같은 간헐적인 재생 에너지원을 이용해 작동할 수 있는 능력이 향상되었습니다.

과제 및 향후 개선 사항

알칼리성 전해조는 여러 장점에도 불구하고 몇 가지 한계에 직면해 있습니다.

부분 부하에서는 효율성이 낮습니다. 안정적이고 고용량의 작동에서 가장 좋은 성능을 발휘합니다.

느린 응답 시간 – 빠른 시작-정지 사이클을 위한 PEM 전해조보다 유연성이 떨어집니다.

액체 전해질 유지관리 – 주기적인 재충전 및 부식 관리가 필요합니다.

그러나 다음과 같은 혁신이 있습니다.
첨단 전극 소재(효율 향상)
제로갭 구성(에너지 손실 감소)
하이브리드 시스템(ALK + PEM)
ALK가 경쟁력을 유지하도록 돕고 있습니다.

결론: 알칼리 전해조가 친환경 수소 경쟁을 선도합니다

새로운 전해조 기술이 주목을 받고 있지만, 알칼리 전해조는 비용 효율성, 확장성, 그리고 검증된 신뢰성 덕분에 여전히 시장을 선도하고 있습니다. 친환경 수소 수요가 증가함에 따라, ALK는 에너지 전환, 특히 대규모 산업 분야에서 중요한 역할을 계속할 것입니다.

현재로선 이들은 비용 효율적인 대규모 녹색 수소 생산을 위한 최적의 솔루션입니다.