[SEP 2026] 한국기계연구원(KIMM)
투명한 전시함 안에 회색 금속 상자와 붉은색 배관이 연결된 장치가 놓여 있었다. 암모니아를 연료로 전기를 생산하는 고체산화물 연료전지(SOFC) 시스템의 구조를 보여주는 모형이다. 바로 옆에는 암모니아 생산부터 운송, 발전까지 이어지는 과정을 축소한 모형도 전시됐다.
28일 서울 삼성동 코엑스 B홀에서 열린 '스마트 에너지 플러스(SMART ENERGY PLUS·SEP) 2026'에서 한국기계연구원(KIMM)은 수소·암모니아를 활용한 차세대 에너지 기술을 선보였다. 화석연료 의존도를 낮추기 위한 수소 생산과 암모니아 발전, 탄소 포집, AI(인공지능) 기반 설비 관리 기술을 한자리에서 소개했다.
전시장에서 눈길을 끈 것은 암모니아 연료전지 시스템 모형이었다. 연료가 공급되는 부분부터 전기를 생산하는 연료전지 스택까지 내부 구조를 살펴볼 수 있도록 제작됐다. 암모니아는 수소보다 저장·운송이 용이해 차세대 에너지 운반체로 주목받는다.
기계연은 암모니아를 활용한 고온형 연료전지 시스템을 개발하고 있다. 1kW(킬로와트)급 연료전지 스택의 100시간 이상 장기 평가를 완료했으며, 이를 활용한 1.5kW급 통합 시스템은 효율 48%를 기록했다. 150시간 이상 운전 평가도 마쳤다. 암모니아를 직접 또는 개질해 전기를 생산하는 방식이다.
저온에서 작동하는 암모니아 연료전지도 연구 중이다. 기존 수소 연료전지와 달리 암모니아를 직접 연료로 활용해 시스템 크기를 줄이는 것이 목표다. 전기화학 반응으로 암모니아를 압축하는 기술도 함께 선보였다. 기계적 구동부 없이 작동해 소음과 진동을 줄일 수 있는 것이 특징이다.
수소 생산 분야에서는 20kW급 고체산화물 수전해(SOEC) 시스템이 소개됐다. 고온의 수증기를 전기분해해 수소를 생산하는 기술이다. 기계연은 5000시간 이상의 실증 운전을 완료했다. 장시간 운전에도 성능을 유지하는 것이 상용화의 핵심인 만큼 실제 운전 데이터를 확보했다는 데 의미가 있다.
바닷물에 녹아 있는 이산화탄소를 직접 포집하는 기술도 전시됐다. 전기화학 반응을 이용해 해수 속 탄소를 분리·회수하는 방식이다. 포집한 탄소를 활용한 연료 생산 기술 개발도 추진하고 있다.
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AI를 활용한 에너지 설비 관리 기술도 공개됐다. 연료전지와 수전해 시스템의 운전 데이터를 분석해 고장을 진단하고 수명을 예측하는 기술이다. 기계연은 고체산화물 수전해 시스템의 5000시간 실증 데이터를 활용해 고장 진단율 98.6%를 기록했다고 소개했다. 설비 고장을 조기에 발견해 유지보수 비용과 가동 중단을 줄이는 것이 목표다.
연료전지와 히트펌프, 태양열, 흡착식 냉동기를 결합해 전기·온열·냉열을 동시에 공급하는 시스템도 소개됐다. 전주 지역 스마트온실 실증을 통해 농업 시설에 필요한 에너지를 공급하고 운영 효율을 높이는 기술이다.
