일본과 독일서 전량 수입 차세대 연료전지 핵심 소재 국산화 성공

수요 절반 일본에 의지하는 음이온 교환 막 연료전지 전극바인더·분리막 개발

정현숙 | 기사입력 2019/07/30 [13:55]

일본과 독일서 전량 수입 차세대 연료전지 핵심 소재 국산화 성공

수요 절반 일본에 의지하는 음이온 교환 막 연료전지 전극바인더·분리막 개발

정현숙 | 입력 : 2019/07/30 [13:55]
음이온 교환 막 연료 전지 전극 바인더. 한국화학연구원 

 

순수한 우리 국내 연구진이 수요의 절반을 일본에 의지해야 하는 차세대 연료전지용 음이온 교환막 연료전지(AEMFC)의 핵심소재를 국산화하는데 성공했다.

 

한국화학연구원은 30일 화학소재연구본부 이장용 박사팀이 차세대 연료전지 ‘음이온 교환막 연료전지’에 쓰는 음이온 교환소재인 바인더와 분리막의 제조 기술을 개발해, 국내 중소기업 SDB에 이전했다고 밝혔다.

 

상용화는 올해 말을 목표로 하고 있다. 한국은 지금까지 연료전지용 음이온 교환소재를 독일 푸마테크와 일본 도쿠야마 등에서 전량 수입하고 있다.

 

연료전지는 문자 그대로 연료를 사용해 전기를 만드는 장치다. 예를 들자면 수소연료전지는 연료인 수소를 공기 중 산소와 반응시켜 전기나 열을 생성한다. 현재 관련 업계에서는 양이온 교환 막 연료전지를 주로 쓴다. 우수한 성능과 내구성 때문이다. 그러나 촉매로 백금을 사용하다 보니 가격이 비싼 게 흠이다. 실제 백금 촉매가 양이온 교환막 연료전지에서 차지하는 비중은 60%에 달한다.

 

대안으로 등장한 게 음이온 교환 막 연료전지다. 니켈과 구리 등 비 귀금속계 촉매를 사용해 제조 비용을 크게 낮출 수 있는 데다 다양한 분야에 활용할 수 있어서다. 또한 음이온 교환막 연료전지는 수소차와 발전용으로 쓰고 있는 ‘양이온 교환막 연료전지’에 비해 제조비용을 크게 낮출 수 있어 차세대 연료전지로 각광받고 있다.

 

아울러 관련 기술은 연료전지뿐만 아니라 수처리 시스템 등 다양하게 활용할 수 있다. 하지만 핵심소재인 음이온 교환소재의 성능과 내구성이 떨어지는 게 문제였다.

 

그래서 이장용 박사 연구팀은 음이온 교환 막 연료전지 핵심인 전극 바인더와 분리막을 제작했다. 연료전지에서 바인더는 분말 형태 전극을 단단히 결합하고 전극 층 내부에서 이온이 이동하는 통로를 형성한다. 분리막(이온 교환 막)은 양극에서 음극으로 음이온(수산화이온)이 선택적으로 움직일 때 경로 역할을 한다.

 

연구팀은 기존 상용 음이온 교환 소재보다 성능과 내구성을 더 높였다. 특히 이온전도도는 3배 이상 향상됐고 화학적 안정성도 높아졌다. 여기에 더해 독일과 일본에 100% 의존하던 음이온 교환 소재를 국내 기술로 대체할 수 있을 것으로 평가받는다.

 

연구책임자인 이장용 박사는 “연료전지의 소재 시장이 전체의 10%나 되는 것은 대단히 큰 규모”라면서 “이번 기술이전을 계기로 SDB와 함께 산업적 파급효과가 큰 음이온 교환소재를 상용화하고, 가격을 낮추기 위한 원천기술 연구 개발에 힘을 쏟겠다”고 말했다.

 

연구는 한국연구재단 기후변화 대응기술 개발사업 지원으로 수행했다. 관련 기술은 화학·기계 분야 전문 기업에 이전됐다.

 


원본 기사 보기:서울의소리
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