태양열 활용, 수소에너지 연구에 매진하며 미래 에너지산업에 이바지할 것
태양열 활용, 수소에너지 연구에 매진하며 미래 에너지산업에 이바지할 것
  • 김윤혜 기자
  • 승인 2022.10.05 11:28
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인하대학교 KIURI 연구단 조현석 박사

과학기술정보통신부는 혁신성장 선도 고급연구인재 성장지원(KIURI: Korea Initiative for fostering University of Research & Innovation, 이하 키우리)연구단 사업을 통해 첨단기술 혁신을 주도할 인재 확보와 산업계 진출을 지원하고 있다. 2021년 인하대학교는 수소기반 차세대 기계시스템 KIURI 인재양성연구단을 구성하여 수소 관련 미래 기술을 선제적으로 발굴하고 고급 인력 양성에 주력하고 있다. 현재 수소보일러 및 수소연소기의 개발 프로젝트들을 수행하고 있는 조현석 박사는 해당 연구단의 신진 연구 인력으로 연구 효율성과 성과를 내보이며 주목받고 있다. 

인하대학교 KIURI 연구단 조현석 박사 [사진 제공=인하대학교 KIURI 연구단]
인하대학교 KIURI 연구단 조현석 박사 [사진 제공=인하대학교 KIURI 연구단]

미개척 분야에 도전하며 한국만의 수소 기술과 에너지 인프라 성장에 일조하는 연구자
인하대학교 KIURI 연구단의 주요 연구 분야는 수소생산기술, 수소기반 모빌리티·에너지, 수소소재부품 및 제어, 수소시스템 디지털설계·정밀가공, 극한압력소재 등으로의 생산과 운송·저장, 활용 등 수소 전 주기에 대한 기술을 연구를 포함한다. 연구단은 신연구체제로의 성공적인 전환을 이뤘다는 평가를 받는 동시에 약 30여 개의 기업 및 연구소 실제 현장에서 미래 수소산업에 필요한 핵심기술을 개발에 힘쓰고 있다. 
  조현석 박사는 그간 태양열을 이용한 물분해 싸이클 수소생산 연구에 주력해왔다. 반사판 등을 활용해 집광된 고온의 태양열 에너지를 화학에너지로 전환하는 것을 핵심으로 하는 이 같은 기술은 일찍이 1990년대에 제안이 된 바 있으나, 극소량의 샘플테스트 결과만이 발표되었을 뿐 실질적인 성공사례는 없었다. 조 박사는 2012년부터 기술개발과 실증연구를 수행, 2015년에 세계 최초로 태양열의 집광과 결합하여 금속산화물 다공성 촉매를 사용하여 연속적인 물분해 수소 생산에 성공했다. 조 박사의 해당 성과가 주목받으며 2016년 국제태양에너지학회 집행위원회(SolarPACES EXCO meeting)에 국가코디네이터 자격으로 참석하여 한국의 태양열 연구 현황을 직접 알리기도 했다. 국제적인 전문가 네트워크에서 전 세계의 태양열 프로젝트 현황과 수준을 살필 수 있던 귀중한 경험임과 동시에 유럽과 미국 중심으로만 진행되던 연구가 조 박사를 필두로 한 많은 이들의 노력으로 선진국에 못지않은 태양열 연구를 해내고 있다는 뿌듯함도 느낄 수 있는 순간이었다고 설명한 그다. 
  고온의 태양열 에너지를 활용해 물과 이산화탄소를 분해하고, 여기서 생산되는 수소를 수소보일러, 수소연소기 등에 적용하는 것이 그의 주된 연구 내용이다. 이 밖에도 그는 물분해 수소 생산과 이산화탄소를 융합하여 물과 이산화탄소로부터 수소, 일산화탄소를 생산하고 이를 합성하는 탄소중립연료(E-fuel)을 생산하는 것이 몰두하고 있다. 항공유를 합성하여, 실제 항공 엔진 운전을 통한 데이터의 취득을 목표로 정했다고 설명했다. 이어서 그는 수소 연소 분야에서 매우 빠르게 연소가 일어나는 수소에 대해 역화가 일어나지 않는 연소기의 개발, 수소연소시 화염이 보이지 않는 ‘불휘염’특성에 대응하기 위한 화염 감지 센서 연구개발을 진행하고 있다. 이처럼 말 그대로 미개척 분야의 과제들을 다루고 있는 조 박사의 연구는 앞으로 실제 산업에 적용할 수 있는 새로운 특허와 논문들로 이어질 것으로 기대된다. 
  “현재 국가 주도로 많은 부분에서 수소경제 활성화를 지원하고 있으며 성장 속도 또한 큰 가능성을 지니고 있습니다. 수소 연구 기관과 연구실 등에 보다 실질적인 인프라 지원이 더해져야 할 시점이라고 여깁니다. 수소 중심의 연소 특성 연구에는 활용할 연구 자료가 많지 않은 상황이기에 새로운 측정 장치, 수소연소가 주 대상이 되는 연구 결과 등이 필요하며 이러한 결과를 바탕으로 하는 수소연소기기 인증법, 표준화도 필요한 부분입니다.”

새로운 국제에너지 체인 구축이 필요한 때, 흐름 속에서 유의미한 성과를 쌓아가
“전 세계적인 탄소중립과 수소 시대로의 흐름 속에서 미래 에너지 수요와 안보를 준비하기 위해서는 견고한 신국제 에너지 체인을 구축해야 한다고 생각합니다. 국내 자원의 한계를 넘어 동남아시아 및 중동 국가들과 새로운 에너지망을 구축한다면 국가 에너지 안보에 든든한 밑받침이 될 것입니다. 이를 위해서는 관련 연구자와 전문 인력의 양성도 필요합니다.” 
  조현석 박사는 지난 9년간 일본에서 연구를 진행해왔다. 그는 니이가타 대학의 초청으로 일본에 건너가 재료-화학-생산 시스템 대학원 과정의 특임 조교로서 수업을 지도하고 연구에 매진했다. 당시 대학이 보유한 세계 2위 규모의 30kW 인공 태양열 실험 시스템, 최남단에 있는 미야자키 대학과 공동연구로 100kW 빔-다운 태양열 시스템, 그리고 호주에너지연구소 CSIRO와 공동연구로 500kW 실증 태양열 집광 시스템 등을 활용하여 연구들을 수행했다. 특히 환태평양 태양연료 연구센터를 설립하여 한국, 스페인, 독일, 미국, 호주 등의 에너지연구소들과 긴밀하게 공동연구를 진행하기도 했다. 조 박사는 그간의 연구 경험에 비추어 수소 관련 원천기술과 실용화 기술의 근간을 뒷받침하는 수소 연구단체와 관련 기업, 정부와 지자체 관계자들 간의 튼튼한 인프라가 필요함을 강조했다. 더욱 큰 사업 성과와 탄소중립을 이룩하기 위해서는 원활한 교류의 접점을 마련하는 것이 중요하다고 덧붙였다. 
“저의 최종 꿈이자 목표는 제가 만든 수소를 항공유로 합성하여 비행 연료로 사용하는 것입니다. 이를 성공하여 더 많은 미래 신재생에너지 전문가 꿈나무들에게 동기를 부여할 수 있는 마중물이 되고 싶습니다. 또한 일본에서의 경험을 살려, 한국에서도 많은 학생에게 제가 배운 것들을 나누고 싶습니다.” 
  끝으로 그는 지금까지 그의 연구에 도움을 주고 응원해준 한국에너지기술연구원 연구진들, 일본의 지도교수, 해외 에너지연구소 공동연구자들, 인천 에너지정책과, 그리고 연구단 동료들에게 감사의 말도 잊지 않았다. 오늘도 밤낮없이 연구에 매진하고 있는 조 박사는 미래 에너지 사업에 도움이 될 결과를 만들어가고 있다. 앞으로 그가 이루어 낼 성과에 응원의 박수를 보낸다. 
 


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