Toyota는 지난 3월 9일, 연료전지 자동차(FCEV) 《MIRAI》의 FC 스택 등을 유용하여 물을 전기분해해서 수소를 제조하는 수전해 장치를 새롭게 개발했다고 발표했다.

이번 보급 촉진을 위한 기술 적용의 장으로, Toyota와 Denso는 Denso의 생산 자회사인 Denso Fukushima에서 3월 중순부터 수소 순환의 실증을 시작한다. Toyota가 개발한 수전해 장치로 재생가능한 에너지를 사용해 수소를 제조하고, 배기가스 처리 공정에 활용한다. 실증 성과를 검증하고 Toyota는 수전해 장치의 외부 판매를, Denso는 다른 생산거점에 대한 수평적인 전개를 검토해 나간다.

실증테스트는 2025년까지를 목표로 실시한다. Toyota가 개발한 물 분해장치는 크기가 세로 약 2.3×가로 약 5.8×높이 약 2.8m 이며, 1시간 당 약 8kg의 수소를 제조할 수 있다. 우선 1대를 Denso Fukushima에 도입하고 2024년에는 수전해를 실시하는 FC 스택을 내구성을 높인 개량 버전으로 변경할 예정이다.

▲ 수전해 장치의 내부 구조

Toyota가 신규 개발한 수전해 장치는 《MIRAI》와 FC 버스 《SORA》에 탑재하고 있는 FC 스택을 유용한 것이며, 물을 전기 분해하는 스택 “수전해 스택”에 사용하고 있는 셀은 2014년 12월에1세대 《MIRAI》 출시 이래, 700만장 이상(FCEV 약 2만 대 분)의 양산 및 사용 실적이 있는 제품이다.

스택의 세퍼레이터에는 티타늄이 적용되어 내식성이 높은 티타늄의 특성을 활용해서 수전해 장치에 요구되는 내구성 향상을 추구했다. 또한 장기간에 걸쳐 안심하고 사용할 수 있도록 약 8만 시간을 가동해도 초기와 거의 동일한 성능을 유지하는 것을 목표로 개발되었다.

수전해 스택의 생산 과정에서는 FCEV용 FC스택 부품 및 FC 스택 생산설비의 90% 이상 유용 및 공유할 수 있으며, 이에 의한 양산 효과로 향후 보급 가능한 비용 수준을 추구한다. 나아가 오랜 기간 FCEV 개발을 통해 쌓아온 기술, 노하우, 경험을 활용함으로써 개발기간을 대폭 단축할 수 있다.

앞으로 해당 수전해 장치로 제조한 그린 수소를 공장의 배기가스를 태워서 무해화하는 “Afterburner로(爐)”에서 연료의 일부를 액화 석유(LP) 가스에서 수소로 변경하여 자가 소비하는 “수소의 자급자족” 모델 구축을 목표로 대응을 가속화한다. 나아가 이와 같은 수소 이용 및 활용 모델의 구축을 위한 대응 내용을 널리 공개해 나간다. 나아가 Denso Fukushima 공장의 수소 이용 및 활용은 국립연구개발 법인 신에너지 산업기술종합개발기구(NEDO)의 조성 사업으로 실시된다.

Toyota에서는 수소를 “제조, 운반, 저장, 사  용”하는 각 영역에서 다양한 업계 파트너와의 대응을 추진하고 있으며 지금까지 Toyota는 FCEV나 FC 고정형 발전기, 공장에서의 제조 시 등에 수소를 “사용”함과 더불어 수소 운반을 위한 FC 트럭의 개발 및 제조 등 “운반”활용을 추진해 나간다.

이번 수전해 장치의 개발을 토한 수소 제조와 더불어 향후 태국에서의 가축의 분뇨 등에서 발생하는 바이오가스를 활용한 수소를 제조함으로써 “제조”영역에서의 선택지 확대를 목표로 하고 있다.

▲ 외관(Denso Fukushima 공장에서의 설치 상황)

▲ 수전해 장치의 구성

▲ 스택의 사용방법: 연료전지(FC)와 수전해