"신재생에너지를 수소로 저장해요" 관련 특허출원 활발

정의선 현대자동차그룹 회장과 최태원 SK그룹 회장, 신동빈 롯데그룹 회장을 비롯한 내빈들이 경기 고양시 킨텍스에서 열린 ‘2021 수소모빌리티+쇼’에 참석해 현대자동차그룹 부스의 전시물을 관람하고 있다. 사진=이데일리DB

[대전=이데일리 박진환 기자] 최근 탄소중립이 중요한 사회적 이슈로 대두된 가운데 신재생에너지를 수소로 생산·저장하는 기술과 관련된 특허출원이 활발해지고 있다. 신재생에너지는 바람과 햇빛 등 자연 현상으로부터 얻어지는 에너지로 날씨에 따른 변동성이 커 전력망의 수요를 초과해 생산된 잉여 전기를 저장할 필요가 있다. 이를 위해 잉여 전기로 물을 분해해 수소를 생산·저장하는 기술이 주목받고 있다. 특허청에 따르면 2015년부터 2019년까지 수전해 기술에 대한 IP5의 특허출원은 모두 1469건으로 2010년부터 2014년까지의 1123건에 비해 31% 증가했다. IP5는 한국과 미국, 일본, 중국, 유럽(EU) 등 선진 5개국 특허청을 말한다. 수전해 기술은 양극과 음극을 통해 전기에너지를 가해 물(H2O)과 수소(H2), 산소(O2)로 분해하는 방법이다. 두 전극 사이를 채우는 전해질의 종류에 따라 알칼라인, 고분자전해질, 고체산화물 등 3가지 기술로 구분된다.

국적별로는 이 기간 중 일본이 1974건(44.3%)으로 가장 많았고, 한국은 549건(12.3%)으로 4위를 기록했다. 중국은 2014년부터 출원량이 급증하면서 617건(13.8%)을 출원해 한국을 앞질렀다. 국내 대표적인 수전해 기술 특허출원 업체는 한국에너지기술연구원, 삼성 등으로 IP5 다출원인 목록에서도 상위 10위권 내에 삼성과 한국에너지기술연구원 등 2개 출원인만 포함, 국내 기업의 해외 지재권 확보 노력은 부족한 것으로 나타났다. 국내 기업의 수전해 장치 해외 수출 시 해외특허 확보 노력과 함께 글로벌 기업과 라이센스, 기술개발 협력 등 준비가 필요한 것으로 보인다.

IP5 특허출원 중 알칼라인 수전해 기술 출원은 2443건(54.8%)으로 가장 점유율이 높다. 이는 알칼라인 수전해 기술이 가장 먼저 개발, 기술이 성숙돼 있고, 장치 가격이 저렴하고 분해 용량이 커 상용화에 유리하기 때문인 것으로 해석된다. 고분자전해질 수전해 기술은 전류 밀도가 크고 전력 변동성에 강한 장점이 있어 고가의 전극을 사용하고 내구성이 약한 단점에도 불구하고 알칼라인 수전해 기술과 함께 병행 발전할 것으로 기대된다. IP5 한국 출원 549건 중 고분자전해질 기술 출원의 비율은 42.4%(233건)로 미국(40.7%), 일본(39.2%), EU(30.0%), 중국(28.8%)에 비해 가장 높다.

고분자전해질 기술분야에서 한국 국적 출원인을 보면 한국에너지기술연구원 등 정부출연연구기관을 비롯해 삼성, SK이노베이션과 같은 전지 관련 기업이 포함돼 있다. 우리나라는 2차전지에서 세계 수준의 경쟁력을 보유하고 있는데 전지와 수전해 장치의 기본 구조가 유사하기 때문에 전지 관련 기업의 기초기술이 고분자전해질 수전해 기술 개발에도 활용되고 있는 것으로 풀이된다. 최정식 특허청 재료금속심사팀 심사관은 “수전해 기술은 탄소중립을 달성하는 것을 넘어 재생에너지를 효율적으로 수소경제와 연결하는 기술이라는 점에서 매우 중요하다”면서 “재생에너지 발전의 변동성을 보완할 수 있는 수전해 기술의 연구개발과 함께, 이를 보호할 수 있는 지식재산권의 확보도 중요하다”고 강조했다.