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수소 생산·발전 가능한 일체형 연료전지 효율 4배 향상 기술 나왔다

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입력 :ㅣ 수정 : 2021-03-28 13:56 과학 섹션 목록 확대 축소 인쇄

기존보다 연료전지 운전 4.3배, 수소생산 1.9배 성능향상
수소생산과 전력생산이 160시간 이상 장기운전 안정성 확인
상용화 위해 수 천시간 안정적 운전 추가 연구

세계 최초 ‘수소법’ 오늘부터 시행 세계 최초로 제정된 ‘수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률’(수소법)이 시행된 5일 서울 여의도국회 수소충전소에서 세워진 수소차량 충전구에 충전건이 꽂혀 있다. 2021.2.5 연합뉴스
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▲ 세계 최초 ‘수소법’ 오늘부터 시행
세계 최초로 제정된 ‘수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률’(수소법)이 시행된 5일 서울 여의도국회 수소충전소에서 세워진 수소차량 충전구에 충전건이 꽂혀 있다.
2021.2.5 연합뉴스

국내 연구진이 수소에너지 생산과 발전 모두 가능한 일체형 재생연료전지의 효율을 획기적으로 높이는데 성공했다.

한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단, 물질구조제어연구센터, 서울대 화학생물공학부 공동연구팀은 ‘청정에너지’로 불리는 수소를 생산하고 전력까지 만들어 낼 수 있는 일체형 재생 연료전지의 효율을 높이는 방법을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 실렸다.

일체형 재생연료전지는 수소생산과 연료전지 운전이 모두 가능해 친환경 에너지 저장 및 전력생산 장치로 주목받고 있다. 태양광이나 풍력 등 신재생에너지원에서 전기생산이 수요보다 많을 경우는 수소를 생산해 에너지를 저장하고 있다가 전력수요가 증가하면 연료전지 운전으로 전력공급에 사용하는 방식이다. 문제는 기존의 일체형 재생연료전지는 수소 생산-이용 순환운전장치에서 물과 가스가 섞여 빠르게 이동하지 못하면서 효율이 떨어진다는 것이었다.

이에 연구팀은 물과 가스가 섞이지 않고 빠르게 이동할 수 있도록 마이크로 패턴을 가진 플라스틱을 전극에 코팅한 새로운 개념의 부품을 만들어 기체가 최대 18배까지 빠르게 방출될 수 있도록 했다. 이렇게 만들어진 일체형 재생연료전지는 기존의 것보다 연료전지 운전에서는 4.3배, 수소생산에서는 1.9배의 성능향상을 관찰할 수 있었다. 또 수소생산과 전력생산이 160시간 이상 장기운전하는 동안 안정성을 보이는 것도 확인됐다.

박현서 KIST 박사는 “추가 연구를 통해 일체형 재생연료전지의 안정적 작동시간을 수 천시간 이상으로 늘려 상용화를 앞당길 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
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