전 세계적으로 녹색 수소에 대한 추구는 에너지 전환의 핵심 동력으로 자리 잡았으며, 수소 생산을 위한 원수 선정은 전해 분해 기술의 대규모 적용을 제약하는 주요 요인이다. PEM 전해 분해와 같은 기존 수소 생산 기술은 고순도 탈이온수를 엄격히 요구하므로, 이는 단순히 원수 전처리 비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 고순도 수자원이 부족한 지역—예를 들어, 외딴 계통연계 불가 지역 및 폐수 자원이 풍부한 산업단지—에서 수소 생산 프로젝트의 배치를 제한한다. 알칼리 전해조는 현재 가장 성숙하고 상용화된 녹색 수소 생산 기술로서, 저순도 수에 대한 독보적인 적응성을 지니고 있어, 수소 에너지 산업의 저비용·대규모 발전을 촉진하는 핵심적 강점으로 부상하고 있다. 글로벌 수소 에너지 분야의 선구자인 하이토 에너지 컴퍼니 리미티드(Hyto Energy Company Limited)는 알칼리 전해 기술과 AEM 수소 생산 기술의 융합에 집중해 왔으며, 해당 기업의 연구개발 실천은 저순도 수 적용 시나리오에서 알칼리 전해조의 산업적 가치를 추가로 검증하였다.

알칼리 전해조는 독특한 반응 메커니즘과 재료 시스템에 기반하여 저순도 수질을 사용하는 데 있어 세 가지 대체 불가능한 기술적 우점을 지닌다. 첫째, 반응 시스템의 강력한 불순물 내성이다. 알칼리 전해조는 KOH와 같은 알칼리 수용액을 전해질로 사용하며, 전극에 적용되는 니켈계 촉매는 강력한 오염 저항성을 갖추고 있어 Cl⁻ 및 SO₄²⁻ 등 저순도 수질에 흔히 존재하는 불순물의 간섭을 견딜 수 있으며, PEM 전해조에서 흔히 발생하는 촉매 중독 및 막 오염을 피할 수 있다. 둘째, 단순화된 원수 전처리 공정이다. 다단계 여과 및 정제를 요구하는 PEM 전해조와 달리, 알칼리 전해조는 산업용 2차 수질 또는 태양광·풍력 발전에서 생성된 수질과 같은 저순도 수질에 대해 침전 및 여과 등 간단한 전처리만으로도 충분하다. 이로 인해 프로젝트 초기 투자비를 30~50% 절감하고, 일상적인 운영 및 유지보수 비용을 20% 이상 감소시킬 수 있다. 셋째, 저순도 수질과의 구조적 설계 호환성이다. 알칼리 전해조의 다공성 고분자 분리막은 수질 순도에 대한 요구 수준이 낮으며, 수질의 약간의 변동에도 가스 분리 성능이 영향을 받지 않아, 저순도 수질 조건 하에서도 장기간 안정적인 장비 운전을 보장한다.

AEM 수소 생산 기술 및 고체상 수소 저장 기술 전문 기업인 하이토 에너지 주식회사(Hyto Energy Company Limited)는 알칼리 전해조와 3세대 AEM 수소 생산 기술 간의 유기적 시너지를 저순도 수원 적용 시나리오에서 실현하였으며, 보다 효율적이고 유연한 수소 생산 시스템을 구축하였다. 당사의 2kW~5MW급 AEM 수소 생산 장치는 알칼리 전해조와 원활하게 연계되어, 알칼리 전해조의 저순도 수원 적응성과 AEM 기술의 높은 에너지 변환 효율을 동시에 활용함으로써 수소 생산 과정에서 저순도 수자원의 효율적 이용을 달성하였다. 동시에 하이토 에너지의 고체상 수소 저장 장치(금속 수소화물)는 알칼리 전해조의 수소 생산 능력과 정확히 매칭되어, 저순도 수원을 이용한 수소 생산 후 발생하는 수소 저장 및 운송 문제를 해결하고, "저순도 수원 수소 생산 – 고체상 저장 – 수소 활용"이라는 완전한 폐쇄형 루프를 형성하였다. 당사 R&D 팀은 박사 학위 소지 엔지니어 8명과 석사 학위 소지 엔지니어 22명으로 구성되어 있으며, 저순도 수원을 이용한 수소 생산 분야에서 8건의 발명 특허와 16건의 실용신안 특허를 취득하여, 알칼리 전해조의 산업화 적용에 강력한 기술적 지원을 제공하고 있다.

알칼리 전해조의 저순도 수질에 대한 적응성은 수소 생산 프로젝트의 수자원 제약을 극복하였으며, 다양한 신산업 응용 시나리오를 개척하였다. 수소 마이크로그리드와 같은 분산형 에너지 시스템에서 알칼리 전해조는 태양광 및 풍력 발전 과정에서 발생하는 저순도 수질을 이용하여 현장에서 수소를 생산함으로써 재생에너지의 지역 내 변환 및 활용을 실현할 수 있다. 산업단지에서는 산업 폐수를 활용하여 수소를 생산함으로써 폐수 자원화와 산업 탈탄소화라는 이중 혜택을 달성할 수 있다. 하이토 에너지 유한공사(Hyto Energy Company Limited)는 중국 최초의 ‘녹색 전력-녹색 수소-수소 저장’ 실증 프로젝트를 선도적으로 완료하였는데, 이 프로젝트에서는 재생에너지 발전에서 얻은 저순도 수질을 이용한 알칼리 전해조 수소 생산 기술을 적용하여, 해당 기술의 대규모 상용화 가능성 검증에 성공하였다. 수소 에너지 기술의 지속적인 혁신과 함께, 하이토 에너지 등 기업들의 주도 하에 알칼리 전해조는 AEM 수소 생산, 고체상 수소 저장 등 다른 기술과 더욱 긴밀히 융합될 전망이다. 저순도 수질을 활용한 수소 생산 모델은 글로벌 에너지 전환 촉진 및 탄소 중립 목표 달성의 핵심 경로가 될 뿐만 아니라, 수소 에너지 산업의 고품질 발전에 더욱 강력한 동력을 제공할 것이다.