전기분해로 수소 만드는 법: 물에서 수소를 꺼내는 친환경 방법

전기만 있으면 물에서 수소를 뽑아낼 수 있다면 믿으시겠어요? 이게 바로 전기분해의 세계입니다.

📋 목차

전기분해란 무엇인가? 수소 생성 전기분해 과정 전기분해에 필요한 장비들 전기분해 방식의 종류 비교 비용 효율성과 에너지 문제 수소 경제와 전기분해의 미래

전기분해란 무엇인가?

전기분해는 물(H₂O) 같은 화합물에 전기를 흘려서 그 성분을 분해하는 과정이에요. 쉽게 말하면, 물을 전기로 ‘쪼개서’ 수소(H₂)와 산소(O₂)로 나누는 거죠. 이 과정에서 수소는 음극(–)에서, 산소는 양극(+)에서 발생합니다. 마치 마술처럼 전기가 물을 바꾸는 셈이죠. 이론상 간단하지만 실제로 하려면 몇 가지 조건이 필요해요. 전압, 전류, 전해질, 전극 재질 등등이 결과에 영향을 줍니다.

 

전기 분해

 

수소 생성 전기분해 과정

전기분해로 수소를 만드는 과정을 단계별로 정리해볼게요. 이 표를 보면 전체 그림이 쏙 들어올 거예요.

단계	설명
1. 전해질 준비	물에 NaOH(수산화나트륨)이나 KOH(수산화칼륨) 등을 넣어 전류가 잘 흐르도록 함
2. 전극 설치	양극과 음극을 물에 담근다. 주로 백금, 흑연, 니켈 등을 사용함
3. 전기 공급	전류를 흘려주면 물이 분해되어 각각의 전극에서 기체가 발생
4. 기체 분리	음극 쪽에서 수소, 양극 쪽에서 산소가 발생하며 각각 수집

 

전기분해에 필요한 장비들

전기분해 실험을 직접 해보고 싶다면, 다음 장비들이 필요해요. 집에서도 간단히 구성할 수 있긴 한데, 안전에 유의하세요!

• 직류 전원 공급장치 (5~12V 정도)
• 전극 두 개 (백금, 니켈, 흑연 등)
• 전해질 용액 (NaOH 또는 KOH 희석액)
• 수소/산소 기체 포집 장치 (시험관, 비커 등)

 

물의 전기 분해

 

전기분해 방식의 종류 비교

전기분해에도 여러 방식이 있다는 사실, 알고 계셨나요? 목적과 환경에 따라 사용하는 방식이 달라지는데요, 아래 표를 통해 가장 널리 쓰이는 세 가지 방식의 차이를 한눈에 비교해보세요.

방식	특징	활용 예시
알칼라인 전기분해	가장 오래된 방식, 기술이 성숙하고 저렴함	중소형 수소 생산 시설
PEM 전기분해	고순도 수소 생산 가능, 빠른 반응 속도	연료전지 차량 충전소
고온 전기분해	고온 열원을 활용해 에너지 효율 향상	원자력-연계 수소 생산

 

비용 효율성과 에너지 문제

솔직히 말해서 전기분해가 좋은 기술인 건 알겠는데, “과연 경제성이 있을까?” 하는 의문이 들죠. 현실적으로 수소 생산 단가가 재생에너지 전기 가격에 따라 크게 좌우되기 때문이에요. 아래는 각 전기분해 방식의 대략적인 비용 효율성을 비교한 표입니다.

방식	전기효율(%)	생산 단가(USD/kg)
알칼라인	60~70	2.0~4.5
PEM	55~65	3.0~5.5
고온 전기분해	80 이상	1.5~3.5 (단, 고온열원 필요)

 

수소 경제와 전기분해의 미래

미래는 수소경제 시대가 될 거라는 전망, 들어보셨을 거예요. 그중에서도 전기분해는 ‘청정 수소’ 생산의 핵심 기술로 떠오르고 있어요. 특히 다음과 같은 이유로 주목받고 있죠.

• 탄소 배출 없는 친환경 수소 생산 가능
• 재생에너지와의 연계로 에너지 자립 가능
• 에너지 저장 매체로써 수소 활용성 확대
• 글로벌 탄소중립 흐름에 따라 수요 증가 예상

 

---

💬 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q 전기분해로 수소를 만들 때 꼭 전해질이 있어야 하나요?

네, 전해질이 없으면 물이 전기를 거의 통하지 않기 때문에 분해가 어려워요. NaOH나 KOH 같은 물질을 소량 섞으면 전류가 잘 흐르게 돼요.

Q 집에서도 전기분해 실험이 가능한가요?

가능은 해요! 하지만 꼭 안전 장비를 갖추고, 보호자 감독 하에 해야 합니다. 전기와 화학물질이 함께 쓰이기 때문에 방심은 금물이에요.

Q PEM 전기분해는 왜 고가인가요?

막(멤브레인)과 촉매로 쓰이는 재료가 비싸기 때문이에요. 특히 백금 같은 귀금속이 들어가서 초기 투자비용이 높아지는 경향이 있죠.

Q 수소는 전기보다 에너지 효율이 낮지 않나요?

맞아요. 직접 전기를 사용하는 것보단 수소로 바꿨다가 다시 쓰는 과정에서 손실이 생겨요. 하지만 수소는 저장성과 이동성이 좋아서 장점도 분명히 있어요.

Q 고온 전기분해는 왜 효율이 더 높은가요?

열이 화학 반응을 도와서 전기에너지를 덜 쓰게 되기 때문이에요. 특히 산업현장에서 나오는 폐열을 재활용하면 효율이 쭉쭉 올라갑니다.

Q 전기분해 수소는 언제쯤 대중화될까요?

이미 유럽이나 일본에서는 꽤 많은 실증 사업이 진행 중이에요. 재생에너지 가격이 더 내려가면, 우리 생활 속에서도 흔히 보게 될 날이 머지않았어요.

---

전기분해는 단순히 실험실 속 과학 개념이 아니라, 이제는 탄소중립 시대를 이끌 수 있는 핵심 기술로 자리 잡고 있어요. 물이라는 가장 흔한 자원에서 수소를 뽑아내고, 그 수소를 다시 에너지로 쓰는 흐름은 참 매력적이죠. 물론 아직 해결해야 할 점도 있지만, 기술이 발전하면서 점점 더 많은 가능성을 보여주고 있습니다. 전기와 물만 있다면, 우리도 미래를 바꿀 수 있겠죠?

 

수소 에너지 기술 : 생산, 저장, 활용까지 총 정리

수소 에너지 기술 : 생산, 저장, 활용까지 총 정리