세계 일류 탄소중립기술 연구 기관으로 비상하는 한국에너지기술연구원

[사무국]

한국에너지기술연구원 원장 김종남

탄소중립기술로 국가와 인류의 지속 가능한 미래 실현

 산업혁명 이후 화석 연료 사용으로 대기 중 온실가스 농도가 증가하였으며, 이에 따라 가뭄과 홍수, 대형 산불과 같은 기후 위기가 날로 심각해지고 있다. 세계는 기후 위기 극복을 위해 탄소중립(Net-Zero)을 위한 발걸음을 재촉하고 있으며, 2022년 말 기준으로 133개국이 탄소중립을 선언하였다.

 한국에너지기술연구원(이하 에너지연, 원장 김종남)은 2050 탄소중립을 실현할 수 있는 탁월한 연구 성과를 창출하여 국가와 인류의 기후 위기를 해결하는 것을 임무로 하는 1977년에 설립된 국내 유일의 탄소중립 기술 전문 연구 기관이다.

 에너지연은 우리나라 2050 탄소중립 실현을 탄탄하게 뒷받침할 수 있는 탁월한 탄소중립 혁신 기술 개발을 위해 4대 전략목표를 설정하고 전체 구성원이 온갖 노력을 다하고 있다.

 첫째, 온실가스를 배출하지 않는 태양광, 풍력과 같은 재생에너지를 활용하여 국가 정책목표인 에너지 전환 3030/5060 실현과 재생에너지산업 성장에 이바지하기 위해 노력하고 있다. 태양전지는 고효율ㆍ저비용 차세대전지, 특히 실리콘에 페로브스카이트를 접목하여 효율을 35% 이상으로 높일 수 있는 차세대 다중접합 태양전지를 중점 개발 중이다. 또한 기업과 공동으로 소재·부품·장비·제품 공정개발 및 양산성 검증을 할 수 있는 연구센터를 466억 원을 투자하여 2023년 4월 말에 완공 예정이다. 폐 태양광 패널로부터 95% 이상의 유용 물질을 회수하는 기술을 개발하여 진천에 태양광 재활용센터를 구축하였다. 풍력 분야에서는 10MW 이상 초대형 블레이드 개발, 풍력단지 운영 최적화, 부유식 해상풍력을 연구하고 있다.

 에너지 저장은 ESS용으로 재생에너지 변동성 제어가 가능한 10시간 이상의 장주기 대형 흐름 배터리, EV용으로 400Wh/kg 이상 고에너지 밀도 전고체전지와 폐배터리의 폐 양극 재활용 기술을 개발하고 있다. 울산 차세대전지연구센터에서는 5Ah급 차세대 배터리 파일럿 파운드리를 구축하는 이차전지 상용화 지원센터(342억 원, 625㎡)를 2025년 말 완공을 목표로 건설 중이다. 이외에도 신·재생에너지 자원지도, 플러스 에너지 통합 플랫폼 기술을 중점 연구하고 있다.

 둘째, 미래 수소 경제사회 선도를 위한 수소 생산, 저장 ·이송, 활용 기술을 개발하고 있다. 천연가스를 개질하여 세계 최고 효율(82%)로 고순도의 추출수소를 생산하는 수소충전소용과 수소 거점생산 기지용 수소 생산기술을 기업에 기술을 이전(기술료 100억 원)하여 현재 8기의 충전소 건설에 적용 중이다

 재생에너지부터 생산된 전기로 물을 전기분해하여 온실가스 배출이 없는 그린 수소 생산을 위해 알카라인, PEM(고분자전해질), SOEC(고온 수전해) 기술을 개발하고 있으며, 알카라인은 간헐성과 변동성이 큰 재생에너지의 전력 부하에도 안정적으로 수소를 생산할 수 있는 수전해 기술로서 2030년까지 1MW급(현재 15kW급) 이상으로 확장하는 연구와 기술이전을 통한 사업화를 진행 중이다. 수소 저장·이송 기술로는 재생에너지가 풍부한 해외에서 수전해로 수소를 생산하고 이를 수소 저장 용량이 높아 대량·장기저장 및 장거리 운송에 적합한 암모니아로 저장해 오는 기술에 중점을 두고 있다. 수소를 활용하여 전기를 생산하는 연료전지 기술로 고분자 연료전지와 고체산화물 연료전지 개발을 추진 중이며, 각각의 목표는 2030년까지 효율 65%(현재 54%), 효율 60%(10kW) (현재 50%, 4kW)이다.

  셋째, 전통적인 효율 향상 기술과 DNA(Data, Network, AI)를 융합하여 고효율 저탄소 사회를 구축하기 위한 스마트 에너지기술을 개발하고 있다. 디지털 기술과 융합한 분산 자원 통합 플랫폼 기술을 통한 에너지 수요 저감과 에너지 절감률 5%(현재 1.4%)의 지능형 FEMS 기술, 세계 최초 고효율의 친환경(COP 4.0, Zero GWP) 냉방 기술, 에너지 다소비 산업 기기의 고효율 설계 공유 플랫폼 기술개발 등을 중점 추진하고 있다. 이를 통하여 경제성장과 에너지 소비 감소를 동시에 달성하는(Decoupling) 선진형 에너지 소비 구조 실현을 목표로 하고 있다.

 네 번째로 온실가스 감축과 맑은 공기를 위한 탄소계 에너지 청정 활용 기술을 개발하고 있다. 탄소계 연료 연소 시 배출되는 온실가스의 처리를 위해 포집 에너지 1.5 GJ/tCO2 이하의 포집 기술, CO2 원천분리를 위한 효율 90%의 Oxy-CFBC 기술, CO2를 활용하여 개미산, 메탄올, 지속 가능 항공유(SAF) 등의 CCU 기술을 개발하고 있다. 바이오디젤 전환율 95% 이상의 바이오디젤 및 케미컬 생산기술, 수송부문 탄소중립을 위한 바이오 항공유 등 바이오매스 기반 수송 연료 기술, 폐플라스틱 등 탄소계 연료로부터 청정연료 생산기술, 미세먼지 저감을 위한 180℃에서 탈질 효율 90%의 저온 NOx 처리기술, 집진 성능 99.99%의 전기집진기 Retrofit 기술, 미세먼지 저감율을 35%로 향상(현재 25%)하는 발전 연료 업그레이딩 기술 등을 중점 개발하고 있다.

 한편, 에너지연은 국가 기술 정책 수립에 대한 기여 역할을 활발하게 수행하고 있다. 2021년 제정된 ‘기후변화대응 기술개발촉진법’에 의한 ‘기후변화대응 기술 정책 전담 기관’으로 지정되었으며, 탄소중립 분야 국가 기술 정책·투자전략 수립의 두뇌집단인 ‘탄소중립 국가 기술 전략센터’로 선정되어 국가 탄소중립 기술 정책 분야에서 핵심적인 지도력을 발휘하고 있다.

 협업과 열정으로 세계 일류 탄소중립기술 연구기관 도약

 세계는 탄소중립 기술 경쟁력 확보를 위해 치열하게 경쟁하고 있다. 탄소중립에 파급효과가 큰 혁신 기술을 먼저 확보한 국가가 세계 경제를 주도하고 풍부한 일자리를 확보할 수 있을 것이다. 미래의 에너지 패권은 자원의 부존량이 아니라 기술경쟁력에 의해 좌우될 것이기 때문이다.

 에너지연은 탄소중립 기술 전문연구원으로서 세계 최고 경쟁력을 갖는 저탄소·친환경 혁신 기술을 개발하여 2030년 이내에 세계 초일류 탄소중립 기술 연구기관 도약을 목표로 하고 있다.

 이러한 목표는 동료끼리 믿음을 바탕으로 서로 지식을 소통하고 협력해야 달성할 수 있다. 신뢰하고 협력하면서 열정을 가지고 도전하는 조직문화를 바탕으로 더 맑은 지구와 더 강한 경제를 만들어 나가는 것, 이것이 에너지연이 추구하는 미래 핵심 가치이자 궁극적인 목표이다

필자소개
KAIST 공학박사(화학공학)
전) 탄소중립위원회 과학기술분과위원장
전) 환경연구기관장협의회 회장
전) 한국청정기술학회 회장