[기고] 그린수소 수전해 핵심 소재 기술 동향

조은애 교수가 알칼라인(AWE)·고분자전해질(PEM)·음이온교환막(AEM)·고체산화물(SOEC) 등 주요 수전해 기술의 현황과 핵심 소재 과제를 정리한 기고다. IEA의 Global Hydrogen Review 2026에 따르면 재생에너지 기반 그린수소 생산 단가는 2030년 기준 여건이 양호한 지역에서도 kg당 약 3.5달러로, 천연가스 기반 수소(평균 kg당 2.3달러) 대비 50% 이상의 비용 프리미엄이 남을 것으로 전망된다.

기고는 AWE가 비귀금속 전극을 쓸 수 있으나 전류 밀도가 낮고 동적 운전 시 가스 교차가 발생하며, PEM은 응답성이 빠르지만 이리듐·티타늄 등 고가 소재가 필요하고, AEM은 막과 이오노머의 알칼리 분해로 내구성이 과제이며, SOEC는 700℃ 이상 운전으로 효율이 가장 높지만 열응력에 의한 세라믹 열화가 문제라고 설명한다. 소재 측면에서는 전도성 산화물 지지체에 이리듐을 얇게 담지하는 기술, ePTFE 강화 복합막, 미세 티타늄 섬유 펠트형 PTL, 스테인리스 기재 코팅 분리판 연속 성형 공정 등이 적용되고 있으며 국내에서도 다공성 소재의 롤투롤 양산 기술과 국산화가 시도되고 있다고 밝혔다.

필자는 국내가 수소차·발전용 연료전지 활용 분야에 비해 수전해 핵심 소재·부품은 상당수 해외 수입에 의존하고 있다고 지적하며 장기 기초 R&D와 산학연 협력 생태계 구축을 제언했다.