연료전지용 초소형 수소제조장치 개발
본 기술은 알콜 또는 도시가스를 사용하여 수소를 제조하는 연료전지의 핵심부품으로서, 가정용, 노트북 또는 캠코더와 같은 모바일용 소형 연료전지의 실용화에 기여할 것으로 기대된다.
□ 기술개발 배경
연료전지는 수소를 제조하는 부분(연료변환)과 생산된 수소를 이용하여 전기를 생산하는 부분(stack)으로 구성된다. 수소제조 부분은 알콜, 도시가스 등을 원료로 사용, 여러 단계의 화학적인 변환과정을 통하여 제조되는데 각각의 제조 단계에서 생성되는 열의 제거 또는 공급을 신속히 진행하는 것이 이 기술의 핵심이다.
기존의 수소 연료전지는 수소를 제조하는 부분이 부피가 크고 무거워 모바일용으로 활용하기가 어려운 실정이어서 연료전지의 경량화, 소형화가 절실히 요구되고 있었다.
□ 기술개발 개요
한국에너지기술연구원(박종수 박사)은 명함 절반 두께의 금속판(0.2mm)에 각 단계의 반응(수소 분해, CO 수성반응, CO 정제)에 필요한 촉매제를 코팅하고 이들을 적층한 수소제조 장치를 개발하였다.
- 개발된 수소제조장치는 연료와 공기를 촉매제가 코팅된 각각의 금속판에서 진행되도록 구성되었기 때문에 부분적인 가열을 원천적으로 억제, 장치의 온도를 일정하게 유지할 수 있어 장치의 수명을 증가시켰으며 동시에 수소 생성에 필요한 열전달 효율을 획기적으로 향상시켰다.
- 또한 장치의 부피 및 무게를 줄이게 되어 이 장치를 이용한 연료 전지를 노트북컴퓨터에 활용할 경우, 전원(70W)용 수소를 알콜을 이용하여 공급할 때 60ml 이하의 부피로 구성된다. 특히, 구성 재료를 알루미늄 합금으로 대체하면 부피 50ml, 무게 100g 이하로 구성이 가능하다. 이러한 규모는 일본의 도시바에서 발표(2004년)된 제품에 비해서 30%이상 부피를 줄인 결과이다.
- 특히 수소를 연료로 사용할 수 있음에 따라, 연료전지 전체시스템을 구성할 때 수소를 이용한 전기생성부분(스텍)에서 미활용되고 배출되는 수소의 재활용이 매우 간편하다.
□ 기대 효과
본 기술개발의 가장 큰 성과는 초소형(모바일용) 연료전지에 필요한 핵심부품 제조를 위한 세계적인 신기술을 개발하였고, 원천기술을 확보한데 있다. 개발기술은 현재 국내에 특허출원된 상태이며, 미국, 일본, 유럽, 중국 등에도 특허출원을 진행하고 있다.
개발기술은 가정용 연료전지 및 모바일 연료전지에 적용하기에 편리한 시스템 구성과 비교적 단순한 제작공정을 갖추고 있다. 이에 따라 가격경쟁력 확보가 가능하며, 대량 생산기술이 확보될 경우 연료전지의 상용화를 촉진할 수 있을 것으로 기대된다. 현재 모바일용 연료전지의 세계시장은 2005년 기준 2조원 정도로 평가되며, 본 개발기술이 실용화될 경우 1,000억원 정도의 연간 매출이 예상된다. 또한, 질소산화물 저감을 목적으로 한 환원가스 제조장치와 수소정제 장치 등 적용범위가 매우 다양하기 때문에 산업적인 파급효과가 클 것으로 기대된다.
웹사이트: http://www.most.go.kr
연락처
한국에너지기술연구원 박종수 박사 042-860-3664
