날 수 있을 만큼 가벼운 연료전지 나온다

2020.02.19 16:59
김형준 한국과학기술연구원(KIST) 수소연료전지연구단 책임연구팀은 가습장치가 필요없는 연료전지 시스템을 개발했다. 연구에 참여한 채지언 KIST 박사과정생과 이소영 KIST 선임연구원이   연구팀에서 개발한 이중교환막 연료전지 성능을 측정하고 있다. KIST 제공
김형준 한국과학기술연구원(KIST) 수소연료전지연구단 책임연구팀은 가습장치가 필요없는 연료전지 시스템을 개발했다. 연구에 참여한 채지언 KIST 박사과정생과 이소영 KIST 선임연구원이 연구팀에서 개발한 이중교환막 연료전지 성능을 측정하고 있다. KIST 제공

연료전지에서 상당한 무게를 차지하는 필수 장치였던 가습장치가 필요 없는 새로운 시스템이 개발됐다. 연료전지의 무게를 줄일 수 있어 드론이나 무인비행체의 전원장치로 활용하는 데 도움될 것으로 기대된다.

 

김형준 한국과학기술연구원(KIST) 수소연료전지연구단 책임연구원팀은 내부에서 발생한 물을 순환시켜 가습 필요성을 없앤 연료전지를 개발하는 데 성공했다고 19일 밝혔다.

 

연료전지는 연료인 수소와 이에 반응할 산소만 공급하면 전기 에너지를 계속 쓸 수 있다. 하지만 안정적으로 전기를 발생시키려면 수분이 포함된 수소와 산소를 공급해야 해 가습장치가 필요하다. 가습장치는 부피와 무게가 커 연료전지를 경량화하는 데 해결해야 할 과제였다.

 

연구팀은 전극에서 수소와 산소가 결합해 만들어진 수분이 외부로 배출되지 않고 다시 흡수되는 연료전지를 개발했다. 기존 연료전지에선 수소가 공급되는 전극 혹은 산소가 공급되는 전극 둘 중 하나에서 물이 생성된다. 연구팀은 이를 응용해 수소이온 전달막과 수산화이온 전달막을 가운데 세워 양 전극에 이온을 전달하는 이중교환막연료전지를 고안했다. 김 연구원은 “물이 내부에서 순환하도록 구조를 만들어 계속해 쓰이도록 만들었다”고 설명했다.

 

연구팀이 만든 연료전지용 이중교환막(오른쪽)이다. 왼쪽은 더 많은 전기를 발생시키기 위해 이중교환막 접합체를 차례로 적층한 연료전지 스택이다. KIST 제공
연구팀이 만든 연료전지용 이중교환막(오른쪽)이다. 왼쪽은 더 많은 전기를 발생시키기 위해 이중교환막 접합체를 차례로 적층한 연료전지 스택이다. KIST 제공

연구팀이 개발한 연료전지는 가습 없이 수소와 산소를 공급해도 ㎠당 850mW의 출력과 700시간 이상 지속되는 안정성을 보인 것으로 나타났다. 가습 없이 동작한 다른 연료전지보다 성능이 훨씬 뛰어났다.

 

김 연구원은 “수소전기차에 주로 쓰이는 연료전지 시스템을 더욱 가볍고 단순하게 만들면 장기체공이 필요한 드론이나 무인항공기 등의 전원으로도 활용할 수 있다”고 말했다.

 

연구결과는 이달 15일 국제학술지 ‘저널 오브 멤브레인 사이언스’에 실렸다.

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