보령 수전해 기반 수소생산기지
충남 한국중부발전 신보령발전본부 내 2.5MW급
PEM 수전해 기반 수소생산기지 구축
참여 그룹사
PEM 수전해
물과 햇살,
바람으로 만드는
청정한 수소
수전해 기술은 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 기술입니다.
현대자동차그룹은
다양한 수전해 기술 중 빠른 응답성과,
설비가 작고 관리가 쉬운 고분자 전해질막
(PEM, Proton Exchange Membrane)을 활용한
PEM 수전해 기술
개발에 집중하고 있습니다.
Why 수전해?
탄소중립 목표 달성을 위한 핵심 수단
수전해는 물을 전기분해해 수소를 생산하는 기술로, 이때 재생에너지 전력을 활용할 경우 청정수소 생산이
가능합니다.
잉여 전력을 수소로 전환·저장함으로써 재생에너지의 변동성을 보완하고 에너지 활용도를
높이는 수소 생태계의 핵심 기술입니다.
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탄소 배출 없는
청정수소 생산재생에너지 기반 전력을 활용해 물을 분해 시, 생산 과정에서 탄소를 배출하지 않는 그린수소 생산이 가능합니다.
5MW 기준 하루 약 2톤의 청정수소를 생산해 넥쏘 약 300대를 충전할 수 있습니다.※6.7kg 저장용량, 95% 충전 기준
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재생에너지
활용도 극대화재생에너지 확대에 따라 증가하는 출력 변동성과 간헐성, 송전 제약에 따른 출력 제어에 대응하기 위해 잉여전력을 수전해로 수소화해 저장할 수 있습니다.
또한 36~129시간 규모의 초장주기 저장이 가능한 H-ESS(Hydrogen Energy Storage System)와 연계함으로써 재생에너지 활용도를 높이고 안정적인 에너지 공급 기반 구축에 기여합니다. -
에너지 간 연계
(Sector-Coupling)수소는 전력을 장기 저장·운송할 수 있는 에너지 캐리어입니다. 수전해는 전력을 수소로 전환하는 핵심 Power-to-Gas 기술로, 에너지를 필요한 시점과 형태로 사용할 수 있게 하며, 에너지 시스템의 유연성과 안정성을 확대합니다.
PEM 수전해 in Numbers
수소연료전지와
높은 호환성,
재생에너지에
최적화된 연계성
PEM 수전해는 수소연료전지 반응의 역과정을 통해 수소를 생산하는 기술로, 현대자동차그룹은 세계 최고 수준의 연료전지 기술과 경험을 바탕으로 연료전지와 수전해 핵심부품을 공용화하여 성능과 내구성, 원가 경쟁력을 확보하고자 합니다.
다른 수전해 기술 대비 높은 전류 밀도와 빠른 응답성을 기반으로 설비를 소형화하고, 재생에너지 변동성에 유연하게 대응할 수 있습니다.
기술·부품·인프라 공용화를 통한
제조 효율성과 공급 안정성 강화
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약30년
현대자동차는 약 30년간 축적한 연료전지 개발 노하우를 기반으로 기술과 부품의 공용화를 실현했습니다.
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90%
국산화율 90% 이상을 달성해 안정적인 공급망을 확보했으며, 2027년 준공 예정인 울산 연료전지공장을 통해 국내 최초로 PEM 수전해 시스템을 생산할 계획입니다.
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10%/초
빠른 부하 추종초 단위 응답속도로, 기존의 알칼라인 방식에 비해 응답속도가 매우 빨라 출력 변동이 큰 태양광·풍력 등 재생에너지의 간헐성과 변동성에 효과적으로 대응합니다.
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1MW-1GW
설비 용량
가변성컨테이너형 1MW, ESM (Electrolyzer System Module) 5MW, 플랜트형 20MW 시스템 병렬연결을 통해 GW급 확대가 가능합니다. 또한 현장 전력 인프라 환경에 맞춰 수전해기 용량을 최적화하며 단위 면적당 수소 생산량을 높일 수 있습니다.
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순도 99.999%이상
고순도
수소 생산순수한 물을 수소 이온만을 선택적으로 통과시키는 고분자 전해질막을 사용해 수소와 산소를 분리 생성합니다. 고순도 수소 생산을 위한 정제 과정을 거쳐 수소 전기차 및 반도체 공정 등 산업용으로 활용 가능한 99.999% 이상의 고순도 수소를 생산할 수 있습니다.
Production Process
PEM 수전해는 어떻게
수소를 생산하나요?
PEM 수전해는 물을 전기분해해 고순도 수소를 생산하는 방식으로, 이는 수소로 전기를 만드는 연료전지의 역반응을 활용한 기술입니다. 이때 재생에너지로 만든 전기를 사용하면 이산화탄소 배출 없는 청정수소 제조가 가능합니다.
영상 재생에 따라 단계가 자동으로 펼쳐집니다.
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태양광, 풍력발전과 같은 재생에너지 설비를 통해 전기가 생산됩니다.
이렇게 만들어진 전기는 PEM 수전해 설비로 공급됩니다. -
수소를 만들기 위해 재생에너지로 만든 전기와 깨끗한 물이 PEM 수전해 설비로 공급됩니다. 공급된 물은 열교환기를 통해 적절한 온도로 조절되며, 전기와 만나 수소를 생산할 준비를 마칩니다.
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PEM 수전해 설비 안에는 '스택'이라는 핵심 장치가 있습니다. 스택에서는 전기의 힘으로 물을 수소와 산소로 분해하는 전기화학 반응이 일어납니다. 스택은 애노드와 캐소드로 불리는 두 공간으로 이뤄져 있으며, 애노드에서는 산소가 캐소드에서는 수소가 발생됩니다. 수전해 스택에서 생산된 수소는 순도를 높이기 위해 정제부로 보내집니다.
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처음 만들어진 수소는 미량의 불순물과 수분이 섞여 있어, 바로 에너지원으로 사용하기 어렵습니다. 이를 해결하기 위해 수소는 여러 정제 과정을 거쳐 더욱 깨끗하게 만들어집니다. 먼저, 디옥서 장치에서 남아 있는 산소를 제거하고, 쿨러와 기/액 분리기를 통해 수분을 줄입니다. 마지막으로 흡착탑을 통과하면서 수소 속의 수분을 완전히 제거하면, 99.999% 이상의 고순도 수소를 생산할 수 있습니다.
Business
PEM 수전해 기반
수소 생산
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부안 수전해 기반 수소생산기지
전북 부안 신재생에너지 산업단지 내 2.5MW급 PEM 수전해 기반 수소 생산시설 구축
참여 그룹사
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제주 PEM 수전해 플랜트
제주 김녕풍력발전단지 내 5MW급 플랜트형 PEM 수전해 시스템 도입
참여 그룹사
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새만금 PEM 수전해 플랜트
새만금 지역의 재생에너지를 활용한 200MW 규모
PEM 수전해 플랜트 구축참여 그룹사
FAQ
PEM 수전해에 대한 궁금증
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PEM(Proton Exchange Membrane) 수전해는 물을 전기분해할 때, 수소 이온(H⁺)만을 선택적으로 통과시키는 고분자 전해질막을 사용해 고순도 수소를 생산하는 기술입니다.
이 방식은 불순물 혼입을 최소화하여 연료전지에 바로 적용 가능한 수소를 안정적으로 생산할 수 있습니다. 특히, 재생에너지와 연계 가능한 강점을 가진 PEM 수전해는 향후 에너지 전환 시대의 핵심 기술로 주목받고 있습니다.
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수소전기차(예: 넥쏘)에 들어가는 연료전지는 '수소와 산소를 결합해 물과 전기를 만드는' 장치입니다. 반대로 PEM 수전해는 '물에 전기를 가해 수소와 산소로 분해하는' 장치로, 두 기술은 정확히 역방향의 원리를 가집니다.
PEM 수전해는 수소로 전기를 생산하는 수소연료전지와 동일한 고분자 전해질막을 사용하며, 연료전지 반응의 '역반응'을 통해 수소를 생산합니다. 현대자동차그룹은 약 30년간 축적해온 연료전지 기술 개발 경험을 바탕으로, 핵심 부품과 기술의 공용화를 실현하며 기술 완성도와 사업 경쟁력을 동시에 강화하고 있습니다.
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재생에너지의 가장 큰 특징은 날씨나 시간에 따라 발전량이 급격하게 변하는 '간헐성(변동성)'입니다.
PEM 수전해는 빠른 기동과 출력 응답 특성을 통해 재생에너지 발전량이 순간적으로 증가하거나 감소하는 변동성에 즉각적으로 대응할 수 있기 때문입니다. 태양광이나 풍력 발전으로 전력이 남는 시간대에는 잉여 전력을 수소 생산에 활용하고, 전력 수요가 급증할 때는 수전해 출력을 신속히 낮춰 전력망 부담을 줄이는 등 전력 피크 조정과 계통 안정화에도 기여할 수 있습니다. 이러한 PEM 수전해의 빠른 응답성을 기반으로 재생에너지의 변동성을 완화하고, 전력 계통 운영의 유연성을 높이는 데 효과적인 기술로 주목 받고 있습니다.
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두 기술은 사용하는 전해질에서 큰 차이를 보입니다. 알칼라인 수전해는 전해질로 KOH 수용액을 사용하는 반면, PEM 수전해는 전해질로 순수한 물을 사용합니다. 또한 PEM 수전해는 알칼라인 수전해 대비 더 높은 전류 밀도*로 운전이 가능해, 같은 면적에서도 더 많은 수소를 생산할 수 있습니다. 이는 설비 소형화를 가능하게 해 제한된 공간에서도 단위면적당 생산 효율을 높이고, 다양한 지역과 환경에 유연하게 적용할 수 있는 장점으로 이어집니다.
*높은 전류 밀도란? 전류 밀도는 단위 면적당 흘릴 수 있는 전기의 양을 의미하며, 수전해 설비의 생산 효율을 나타내는 핵심 지표입니다. 전류 밀도가 높을수록 같은 면적에서 더 많은 수소를 생산할 수 있어, 제한된 공간에서도 높은 생산량을 확보할 수 있습니다.
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핵심 경쟁력은 연료전지의 '부품 및 생산 기술 공용화를 통한 양산화'입니다. PEM 수전해는 성능이 뛰어나지만 설비 가격이 비싸, 이를 극복하는 것이 최대 과제입니다.
현대차그룹은 수소전기차 PEM 연료전지와 PEM 수전해의 핵심 부품(전극, 양극판, 분리막 등)을 공통으로 사용하고, 차량 부품 양산 기술을 수전해기 생산에 적용할 예정입니다.
이를 통해 가격 경쟁력을 확보하는 한편, 핵심 부품의 국산화로 안정적인 공급망 확보를 목표로 하고 있습니다.
울산 수소연료전지 신공장에서 연료전지와 함께 국내 최초로 PEM 수전해기의 대량 양산을 추진하고 있으며, 향후 국내외 시장 진출을 위해 나아가고 있습니다.
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