신재생에너지 원천기술연구센터를 가다 ⑧ - 연료전지 부문
상용화 앞당길 원천기술개발
신재생에너지 원천기술연구센터를 가다 ⑧ - 연료전지 부문
상용화 앞당길 원천기술개발
  • 장현선 기자
  • 승인 2009.09.21 13:49
  • 댓글 0
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고분자전해질형 연료전지는 저온형 연료전지의 대표적인 형태다. 수소를 이용한 연료전지가 보편적으로 직접적 변환을 통해 메탄올 같은 것을 활용할 수 있는 시스템이다. 고분자전해질형 연료전지는 전해질을 고분자 막으로 사용하는 것으로 이온을 이용할 수 있는 막을 형성한다. 이 연료전지는 가정용, 산업용, 자동차용, 핸드폰용 등 우리주변에서 다양하게 쓰이고 있다.

지난 14일 연세대학교 공대 연구실에서 만난 설용건 센터장은 “연료전지의 경우 전극촉매 및 전해질막 등 핵심 소재의 가격이 현재까지도 매우 높아 상용화에 큰 걸림돌이 되고 있다”며 “연구센터에서는 다양한 나노합성기술을 이용해 연료전지의 원천 소재를 개발함으로써 제조비용을 절감하고 이를 통해 고분자 전해질형 연료전지의 상용화를 앞당길 계획”이라고 말했다.

센터의 연구는 크게 전극 소재 개발, 전해질 소재 개발, 단위 셀 제작의 세 부분으로 이루어져 있다. 전극 소재의 경우 백금 저담지를 통한 고활성·고내구성 전극 소재를 개발하고자 한다. 이를 위해 백금 단일막 등의 촉매 개발 및 촉매 내구성 향상 등에 대한 연구가 이루어질 계획이다. 전해질 소재의 경우 전도도 증폭형 미세 나노 구조 고분자 복합 전해질막을 개발하는 것을 목표로 한다. 전극과 전해질막을 결합하는 단위 셀 제작의 경우 MEA 제조 공정에 따른 성능 변화 분석을 위한 기법을 연구하고 반복 순환에 따른 MEA의 열화 메커니즘을 규명한다. 또한 이를 통해 촉매 및 전해질 막의 성능을 개선하고 전체 시스템의 효율을 증가하는 방안들을 연구한다.

설 센터장은 “100 C 이하의 저온 연료전지를 개발 하려고 노력 중이다. 가격을 낮추기 위해서 싼 전해질을 개발하는 한편 더 고온에서 움직이는 연료전지를 개발할 계획”이라고 밝혔다. 목표는 150 C이상에서 작동하는 연료전지다. 즉, 가습이 많은 상태에서 작동하는 연료전지기반시스템기술을 만드는 것이다. 그는 “기존 시스템보다 값싸고 간소화되는 이점이 있다. 따라서 세계적 수준에 도달할 수 있는 기회를 제공하도록 노력하겠다”고 강조했다.


설용건 고분자전해질형 연료전지 원천기술 연구센터장 (연세대 교수)

국산화 제작기술 확보·핵심기술 이전



-원천기술연구센터에 선정된 비결이 있다면.

연료전지부문에서 연세대가 가장 오랫동안 연구한 학교로 20년 넘게 연구를 해왔다. 현재 여러 가지 연료전지형태를 연구 중이다. 교수진만 15~20명가량 확보돼 있어 연구 인프라가 가장 큰 대학이다. 학교 내에 자체적으로 청정기술센터인 ‘크린텍센터’를 운영 중이고, 이미 5년 전부터 학교에서 ‘씨티연구단’을 만들어 연구를 해왔기 때문에 학교특성화에 기반해 정부과제를 획득 할 수 있었던 거 같다.

-센터는 어떻게 운영할 것인가.

연세대를 비롯한 전북대, 울산대의 7명의 교수와 30여명의 학생으로 구성돼 있다. 원천연구센터에서 기반기술에 충실해야하므로 지적재산권이나 특허될 수 있는 아이디어를 내서 논문과 특허가 나올 수 있도록 하고 있다. 이는 다른데보다 앞서나가야만 가능하다. 외국 일부업체가 상용화됐다고는 하나 기술이전을 안하므로 자체적으로 기술 을 확보해 산업체와 협조관계를 강화할 수 있는 시스템을 구축해야 한다. 1차~3차년도 까지는 일단 기술을 확보하고 지적재산권이 확보된 이후에 관련 기업들이 함께 노력하면 상용화를 시도하는 단계까지 나아갈 수 있을 것이다.

-관련 기업과의 협력방안 및 기반시설은.

GS, GS퓨얼셀, 제일모직과 작업을 진행 중이다. 다른 기업과도 협력중이고 포스코와도 접촉 중에 있다. GS의 수소스테이션에 대한 안전연구와 현대자동차의 연료전지자동차를 현재 시스템 운영 중이다. 한편 연세대는 자체적으로 수소스테이션 및 수소연로전지 자동차를 현재 운영하고 있다. 이러한 기반 시설과 다년간의 연료전지 관련 연구를 통해 축적된 다양한 설비 및 운영 기술들을 이용해 고분자전해질형 연료전지의 상용화를 위한 핵심 연구를 수행할 계획이다.

-센터의 역할과 관련 산업계가 지향해야할 점은.

주어진 범위 내에서 코어테크놀로지를 외국과 경쟁할 수 있는 상태에서 획득해 국내에 기술이전하거나 공동개발을 시작하도록 도와주는 것이 센터의 역할이다. 업계의 경우 정부와 협조해서 산업화하려는 노력이 첫 번째다. 요소기술이나 소재기술들을 우리나라 것으로 하는 것이 중요하다. 기초소재를 확보할 수 있는 산업구조를 만들어주고 제품과 연결이 되는 시스템을 구축해야 경쟁력을 가질 수 있다. 국가적으로는 원천기술을 확보하는 것이 가장 큰 역할이고 산업체가 다루지 않는 부분을 센터가 커버해주는 것이 우리의 할 일이다.

-정부에 바라는 부분은. 

국가에 비전 있는 기술 확보에 중점을 둬야 하고, 연구비가 많은 것은 아니다. 코어테크놀로지를 한두 가지라도 확실하게 확보하면 의미가 있을 수 있다. 결과의 양만 많다고 좋은 것은 아니나 그러한 투자형태로 대부분 가고 있다. 또한 주어진 기간 내에 텀을 주고 평가하는 것이 합리적인 방법이 될 수 있다고 본다. 외국의 경우 보통 최근 성과를 가지고 평가를 한다. 평가지표를 제대로 확립할 필요가 있다.


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