20%의 역대급 에너지 전환 효율을 달성한 태양열 수소 생산 시스템

(Credit: CSIRO)

태양열 에너지를 이용하는 방법 중 하나는 집광해서 얻은 높은 열로 물을 수소와 산소로 분해하는 것입니다. 호주 연방 과학원 (CSIRO)의 과학자들은 새로운 디자인의 빔 다운 반응로 (beam-down reactor)로 20%의 높은 에너지 전환 효율을 달성하는데 성공했습니다.

빔 다운 방식의 태양열 반응로는 마치 천체 망원경처럼 태양빛을 우선 반사경에 집중시킨 후 다시 반사된 빛이 반응로를 뜨겁게 만드는 방식으로 무거운 반응로를 낮은 위치에 놓을 수 있는 장점이 있습니다.

반응로에는 산화세륨 (Ceria, CeO2) 용액이 들어있는데, 물 분자에서 산소를 잡아당기는 촉매 역할을 합니다. 반응 후에는 수소만 회수하고 남은 산소는 다시 세륨과 반응하기 때문에 촉매는 다시 재활용이 가능합니다.

연구팀은 이 태양 열화학 공정 (solar thermochemical process)이 최대 20%의 에너지 전환 효율을 달성할 수 있음을 보여줬습니다. 이는 기존의 15%보다 높은 수치입니다.

물론 이것만으로는 당장 양산은 불가능합니다. 대규모 생산이 가능한 대형 반응로와 집광 시스템을 개발해야 하고 이것이 경제적이어야 합니다. 연구팀은 이 기술을 좀 더 가다듬어 산업화하기 위해 노력하고 있습니다.

생산하는 것 자체는 어렵지 않아도 경제성은 아무래도 의문 부호가 붙는데 과연 생산 단가를 어디까지 낮출 수 있을지 궁금합니다. 참고로 프로젝트 책임자가 한국계이시네요. (CSIRO Principal Research Scientist Dr Jin-Soo Kim)

참고

https://newatlas.com/energy/csiro-beam-down-solar-reactor-green-hydrogen/

https://www.csiro.au/en/news/All/Articles/2025/June/Beam-Down-Reactor

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