[뉴스스페이스=이종화 기자] 최근 중국 연구진이 외부 물이나 별도의 전기 공급 없이 공기 중의 수분만을 이용해 녹색 수소를 직접 생산할 수 있는 획기적인 태양광 시스템을 개발했다.
이 시스템은 대기 중 수분 채집 기술과 태양광 기반 전기분해를 결합해 시간당 약 300밀리리터의 수소를 생산한다는 점에서 기술적 진보를 이뤘다. 물 부족 지역에서도 청정에너지 생산이 가능해질 것으로 기대된다.
ChinaDaily, The Royal Society of Chemistry, democraticunderground, BioEnergy Times, HYDROGEN ECONOMY REPORT, Solar Magazine, sciencedirect에 따르면, 이 기술의 핵심은 질소와 산소가 공동 도핑된 친수성 규칙적인 다공성 탄소 소재로, 상호 연결된 계층적 다공성 구조 덕분에 공기 중 수분을 효율적으로 흡수하고 태양광 증발을 통해 수분을 방출, 이를 전기분해에 활용할 수 있다.
상대 습도 20%의 극건조 환경에서도 작동 가능해, 기존 수소 생산 방식에서 의존하는 대형 수자원 없이도 작동하는 혁신적인 시스템이다.
중국은 이 새로운 기술 개발과 함께 세계 최대 수소 생산국으로 부상하고 있다. S&P 글로벌 커머디티 인사이츠 보고서에 따르면, 중국은 2050년까지 온실가스 배출이 없는 전기분해 수소를 3340만톤까지 생산할 전망이며, 이는 기존 1120만톤 추정치의 세 배에 가까운 수치다. 현재 중국은 330억 달러 규모의 수소 관련 투자를 진행 중이며, 전 세계 재생 에너지 기반 수소 생산 능력의 절반 이상을 차지한다.
특히 중국 내몽골과 같은 지방 정부는 국가 목표를 뛰어넘는 야심찬 수소 생산 계획을 수립해 2025년까지 연간 48만톤의 재생 수소를 목표로 하고 있는데, 이는 국가 목표 범위인 10만~20만톤의 2.5~5배에 달한다. 서부의 건조 지역에서 풍부한 태양광을 활용해 기존 수자원 의존 방식의 한계를 극복하는 데 새로운 대안이 될 수 있다.
중국은 태양광을 이용한 수소 생산 효율성 측면에서도 여러 획기적인 연구 성과를 내고 있다. 텐진 대학 연구팀은 반투명 광전극 개발을 통해 태양광-수소 전환 효율 5.1%라는 기록을 세웠으며, 중국과학원은 10.36%의 장시간 지속 가능한 효율을 달성하는 반도체 기반 광전극도 개발했다. 이러한 기술 진보는 대규모 친환경 ‘인공잎’ 시스템과 건물 외장 및 사막 기반 수소 발전소 설치에 적용 가능하다.
현재 세계 최대 규모의 태양광-수소 융합 프로젝트는 신장 지역에 3억3000만 달러를 투자해 2만톤의 연간 수소 전기분해 공장과 300MW 태양광 발전소를 포함하는 대형 시설이 가동 중이다. 이처럼 중국은 태양광과 수소 에너지의 상호 보완적 관계를 통해 탄소중립 달성을 위한 에너지 전환을 가속화하고 있다.
즉 중국의 이 태양광 기반 공기중 수소 생산 기술은 물 부족 지역에서도 안정적이고 친환경적 수소 생산이 가능하다는 점에서 세계 수소 에너지 산업에 새로운 혁신을 제시하고 있다. 또한, 중국의 공격적인 수소 생산 및 투자 확대 정책과 맞물려 글로벌 수소 시장 판도에 큰 영향을 미칠 것으로 전망된다.
