LG化学(051910), 그린수소 핵심 전극 기술 개발… "이리듐 절반으로 수명 2배"

- 희귀금속 사용량 절반 이상 줄이고 수소 생산 시간 2배 이상 연장

- 세계 최고 권위 학술지 네이처 커뮤니케이션즈 게재

- 글로벌 수전해 기업과 제품 평가 진행… 상용화 기대

LG化学(051910)이 차세대 그린수소 생산의 핵심 부품인 PEM(고분자전해질막) 수전해 전극의 성능과 내구성을 크게 향상시키는 기술을 개발하며 친환경 수소 생산 소재 시장 공략에 속도를 낸다.

LG化学은 26일 CTO 산하 기반기술연구소 연구팀이 한국과학기술연구원(KIST)과 공동으로 PEM 수전해 전극의 성능과 내구성을 높이는 '계면안정화 기술'을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 지난 21일 세계적 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)​에 게재됐다.

그린수소는 태양광·풍력 등 재생에너지 전력을 이용해 물을 분해해 생산하는 친환경 수소로, 탄소 배출이 없는 차세대 에너지원으로 주목받고 있다. 특히 PEM 수전해는 기존 알칼라인 방식보다 수소 생산 효율과 출력 대응성이 뛰어나 차세대 수전해 기술로 평가받는다.

다만 PEM 수전해 전극에는 희귀금속인 이리듐(Ir)이 촉매로 사용되는데, 가격이 높고 사용량을 줄일 경우 촉매가 용출되거나 전극 구조가 손상돼 장시간 운전 시 성능이 저하되는 문제가 상용화의 걸림돌로 지적돼 왔다.

LG化学은 이리듐 촉매 표면에 원자 단위 코팅층을 적용하는 계면안정화 기술을 통해 이러한 문제를 해결했다. 코팅층이 촉매의 과도한 산화를 억제해 이리듐 용출을 줄이고, 전극 내 이온전도성 고분자와의 결합력을 높여 전극 구조의 안정성을 확보했다.

이를 통해 이리듐 사용량을 기존 대비 절반 이상 줄이면서도 높은 전류 밀도 환경에서 안정적인 수소 생산 시간을 기존보다 2배 이상 연장하는 데 성공했다. 회사는 해당 기술이 PEM 수전해 시스템의 초기 투자비와 유지보수 비용을 동시에 낮출 수 있을 것으로 기대하고 있다.

LG化学은 독자적인 전극화 기술을 바탕으로 연속 공정을 활용한 대면적 전극 제작과 성능 검증도 완료했다. 이를 통해 대량 생산 및 상용화 가능성을 확인했으며, 현재 다수의 글로벌 수전해 시스템 기업들과 제품 평가를 진행 중이다.

공동저자인 김노마 LG化学 기반기술연구소장은 "글로벌 수전해 시스템 기업들과 제품 평가를 진행하고 있으며, 상업화를 목표로 기술 개발을 지속하고 있다"고 밝혔다.

심규석 LG化学 CTO는 "이번 연구 성과는 LG化学의 소재 기술 경쟁력이 세계적으로 인정받은 사례"라며 "차세대 수소 생산 기술 경쟁력 확보를 위해 관련 연구개발을 지속 확대해 나갈 것"이라고 말했다.