GS건설이 미국 수전해 기술 기업 이볼로(Evoloh)와 '음이온 교환막 기반 수전해 플랜트 패키지 개발' 계약을 맺었다고 24일 밝혔다.

구체적으로는 지난 4월 이볼로와 설계·조달·시공(EPC) 및 기본설계(FEED) 등을 비롯한 업무협약(MOU)을 체결했으며, 이달 말부터 본격적인 개발 업무에 들어간다는 설명이다.

새로 구축되는 플랜트는 물을 전기분해하여 수소를 생산하게 되며, 이 과정의 핵심 부품은 ‘음이온 교환막(AEM)’이다.

현재 이볼로는 AEM을 통해 수소를 생산하는 핵심 제조 역량을 보유하고 있는 것으로 알려졌다.

음이옥 교환막 기술의 장점으로는 고가의 희귀 재료를 사용하지 않아도 되기에 수소 분리 시 가격 경쟁력이 높은 것이 꼽힌다.

GS건설은 이볼로가 이미 메가와트(MW) 규모의 수전해 시스템 사전 검증을 완료했으며, 상업 생산에 착수하기 위한 기술의 실현 가능성을 입증했다고 밝혔다.

GS건설 관계자는 “이 기술을 활용해 향후 스택 제작과 플랜트 운영 비용을 크게 줄일 수 있을 것”이라고 말했다.

또 “수백MW급 수소 생산 플랜트 패키지를 개발함으로써 친환경 사업 경쟁력을 더욱 높이겠다”라고 강조했다.

서울 종로구의 GS건설 본사 [Ⓒ 재경일보 박성민 기자]

구체적으로 AEM 수전해 기술은 알칼라인 수전해와 PEM 수전해의 구조적 장점을 결합한 방식이며, 저비용과 고효율을 동시에 추구하는 차세대 수전해 기술로 평가된다.

이 기술은 전해조 내부에서 수산화 이온(OH-)이 이동하는 음이온 교환막을 사용해 반응을 수행하며, 기존 PEM 방식에서 요구되던 고가의 귀금속 촉매를 대체할 수 있는 것이 특징이다.

수전해 장치는 양극과 음극 사이에 배치된 음이온 교환막을 중심으로 작동하며, 이온 전도성은 막의 구조와 습도 조건에 따라 변화한다.

일반적으로 AEM 시스템은 순수 물만으로도 운전이 가능하지만, 성능 향상을 위해 저농도 알칼리 전해질이 사용되는 것으로 알려져 있다.

최근의 기술적 과제는 주로 막의 내구성 강화와 전극 활성도 향상에 집중돼 있으며, 이를 위해 미세 다공성 고분자 기반 전해질막 개발과 전극 구조 최적화 연구가 진행되고 있다.

국내 연구기관에서는 물질 전달 저항과 과전압을 줄이는 방향으로 모델링 기반 설계가 이어지고 있어 향후 성능 개선 가능성이 있다는 분석이 나온다.

한편 수소는 친환경 밸류체인을 확대할 수 있을 것으로 기대를 모으고 잇으며, 주된 전략으로는 생산·저장·운송·활용 전 단계의 연속성 확보가 꼽힌다.

먼저 생산 부문에서는 그린수소 비중 확대와 함께 고효율 수전해 시스템을 기반으로 한 대규모 생산체계 마련이 중요해지고 있다.

저장과 운송 단계에서는 압축·액화·고체 저장 방식 등 다양한 기술이 검토되며, 수소 파이프라인과 운반선 확보가 물류 안정성 확보의 핵심 요소로 언급된다.

활용 분야에서는 수소 발전, 수소 모빌리티, 건물용 연료전지 확산 등 수요 기반 확대가 동시에 요구된다.

이에 따라 앞으로는 산업 전반의 안정성 향상을 위해 정부 정책과 민간 대규모 프로젝트가 연계되는 구조가 구축되어야 한다는 평가도 제기되고 있다.