일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2021.12.28

시간당 100리터의 수소를 연속 제조
원자력기구가 시험장치 공개

일본 원자력연구개발기구(JAEA)는 2021년 12월 24일 오아라이(大洗)연구소(이바라키현)에서 연구를 진행하는 '연속 수소 제조 시험장치'를 공개했다. 현재 수소 제조능력은 시간당 0.1㎥(100L)이다. 2030년대에 고온가스로(HTGR)를 열원으로 하는 수소 제조 기술의 확립을 목표로 한다.

연소 시에 이산화탄소(CO₂)를 배출하지 않는 수소는 탄소중립의 실현을 위한 차세대 에너지원이라고 할 수 있으며, 연료전지 자동차나 수소 환원 제철 등에서의 수요가 예상된다. 그러나, 수소의 제조 방법으로 현재 주류인 수증기 개질법 등은 그 과정에서 CO₂를 배출하기 때문에 전체로 보면 CO₂의 감축 효과가 적다.

한편, 이번 JAEA가 공개한 시험장치는 ‘IS 프로세스’라고 불리는 방법을 이용한다. IS 프로세스는 수소의 생성 과정에서 CO₂를 배출하지 않는다. 요오드(I), 유황(S), 물(H₂O)을 이용한 여러 화학반응을 조합해 수소를 얻는다. 요오드와 유황을 플랜트 내에서 순환시키면서 물에서 수소를 생산한다.

JAEA는 약 20년에 걸쳐 IS 프로세스의 실용화에 대한 연구를 진행해 왔다. 이 프로세스에서는 유황이 순환할 때 일어나는 황산(H₂SO₄)의 분해 반응에서 900℃의 고온을 필요로 한다. 현재는 이 열원에 전기 히터를 이용해 실험을 진행하고 있지만, 장래에는 고온 가스로에서 발생하는 열을 이용할 계획이다. 부식성이 높은 물질을 고온에서 취급하기 때문에 내식성과 내열성이 뛰어난 플랜트 기기의 연구개발이 이어지고 있다.

열원으로서 고온 가스로를 이용하는 것은 가동 시에 CO₂를 배출하지 않기 때문이다. 핵분열 반응에서 생기는 열을 헬륨가스를 통해 원자로 밖으로 운반해 인접지역에 건설하는 수소 제조시설에 전달할 계획이다. IS프로세스와 고온가스로의 조합에 의해 ‘카본프리(Carbone Free)’ 수소를 제조한다.

JAEA는 2021년 7월, 오아라이연구소 내에 있는 고온 가스로의 시험로인 ‘고온공학 시험 연구로(HTTR)’의 운전을 약 10년만에 재개했다. 수소 제조 설비와 HTTR를 안전하게 접속하기 위한 기술 검증을 추진해 2040년경까지 시간당 100~1000㎥의 수소 제조를 목표로 하고 있다. 그 후, 2050년의 탄소중립 실현을 위해 민간에 기술을 이전할 계획이다.

 -- 끝 --

Copyright © 2020 [Nikkei XTECH] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.