#09 수전해의 과거

안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는

(주)케이워터크레프트입니다.

지난 시간에는 수전해란 무엇이며 다양한 수전해방법에 관하여 알아보았는데요.

오늘은 수전해의 과거에 대해 알아보겠습니다.

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수소는 공해가 없는 청정에너지이며, 미래 원천 에너지입니다.

연료전지의 상용화를 통해 수소의 수요가 높아질 것이 예상됨에 따라

수전해는 비 화석 연료로부터 고순도의 수소를 얻을 수 있는

유력한 방법으로 주목을 받고 있습니다.

이러한 수전해가 과거에 어떻게 발명되고 개발되었는지 알아보겠습니다.

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1. 수전해의 발견

수전해는 네덜란드의 Jan Rudolph Deiman과 Adriaan Paets van Troostwijk에 의해

최초로 소개되었습니다.

얀 루돌프 데이먼과 아드리안 P. 트루스트위크는 1789년에 정전기 발생장치를 사용해서,

물에 담근 두 개의 금 전극 사이에 정전기 방전을 일으켜 물의 분해를 설명했습니다.

Adriaan Paets van Troostwijk(좌)와 Jan Rudolph Deiman(우)

출처. https://chg.kncv.nl / https://wellcomecollection.org

이후 1800년 Alessandro Volta가 볼타파일(Voltatic pile)을 발명했고,

몇 주 후 영국 과학자 William Nicholson과 Anthony Carlisle은

그것을 이용해서 물을 전기분해 했습니다.

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특히 독일의 의사이자 화학자인 Johann Wilhelm Ritter는 볼타파일의 기술을 이용하여,

물의 전기분해를 통해 산소와 수소 가스를 분리하였습니다.

Johann Wilhelm Ritter(좌)와 요한 빌헬름 리터가 물의 전기분해를 개발하기 위해 발명한 장치(우)

출처. https://thewonderlist.net

아래 그림과 같은 볼타파일은 세계 최초의 전지로,

서로 다른 금속 사이에 염류 용액을 삽입하면

이 두 종류의 금속 사이에 기전력이 생긴다는 것을 알게 된 전지의 시초라는 점에서 의의가 있으나,

대공업의 동력원으로서는 한계를 가지고 있습니다.

Voltaic Pile

출처. https://nationalmaglab.org

2. 수전해의 발전

1800년 최초로 물의 전기분해가 성공한 이후,

수전해는 화학, 전기공학 등 여러 분야에서 이용되고 발전되었습니다.

우리에게 웃음가스(laughing gas)로 널리 알려진 아산화질소를 발견해낸

영국의 화학자 Humphry Davy는

수전해를 통해 알칼리금속을 발견해낸 과학자이기도 합니다.

1806년 험프리 데이비는 용해된 대기 질소가스의 양극에서 질소의 산화물이 생성되었다는 결론을 내고

증류수 전기분해 실험의 결과를 보고했습니다.

그는 질소의 산화물, 특히 아산화질소를 연구하고

1807년부터 전기분해에 의해 알칼리금속 및 알칼리토금속류의 단리(시료로부터 단일한 물질을 순도가

높게 분리해 내는 것)에 성공했습니다.

Humphry Davy

출처. Wikipedia

벨기에에서는 Zénobe Gramme이 1869년에 그람 발전기를 발명했는데,

더 낮은 비용으로 수전해를 통해 수소를 생산할 수 있도록 해주었습니다.

그람 발전기는 제노베 그람의 이름을 따서 만들어진 직류를 생산하는 발전기이며,

업계에서 상업적 규모로 전력을 생산하는 최초의 발전기였습니다.

1869년에 그람이 발명한 이 발전기가 전동기로도 사용할 수 있다는 사실이 알려지면서,

전원의 제약에서 해방되었으며 이후 전기공학의 급격한 발전이 이루어졌습니다.

Hand Gramme Machine(좌)과 Zénobe Gramme(우)

출처. https://m.gettyimagesbank.com / Wikipedia

전기분해를 통한 수소와 산소의 합성 방법은

1888년 러시아의 물리학자이자 기상학자 Dmitry Lachinov에 의해 개발되었고,

이 기술에 의해 1902년까지 400개 이상의 산업용수 전해조가 가동되었습니다.