국내 연구진이 수소전기차의 동력원으로 쓰이는 연료전지 시스템에서 가습장치를 없앨 수 있는 기술을 개발, 연료전지의 소형화·경량화 가능성을 높였다.

19일 한국과학기술연구원(KIST)은 김형준 수소·연료전지연구단 책임연구원팀이 가습장치가 필요 없는 신개념 연료전지 시스템을 개발했다고 밝혔다.

고분자전해질 연료전지(PEMFC)와 고체알칼리막 연료전지(AEMFC) 등으로 전기를 생산하려면 80℃ 이하에서 수분이 포함된 산소나 수소를 공급해야 한다. 이런 연료전지 시스템에는 가습장치가 필수적이다.

▲ 이중교환막연료전지의 작동원리

연구진은 전지 시스템의 소형화·경량화를 위해 이 가습장치를 떼고도 수분을 자체적으로 공급할 수 있는 전지를 고안했다. 연료전지에서 수소와 산소가 반응하며 전기가 만들어질 때 생성되는 물을 시스템 내에서 재활용하는 방법을 찾은 것이다.

연구팀은 '자가가습' 특성이 있는 이중교환막 연료전지(DEMFC)를 만들어 전극에서 발생하는 수분이 외부로 배출되지 않고 다시 흡수되도록 했다.

새 전지는 수분을 따로 공급하지 않고도 1㎠ 면적당 최고 850mW의 출력을 내며, 700시간 안정적으로 가동됐다. 전지를 50회 이상 껐다 켰을 때도 성능이 유지됐다.

김형준 연구원은 "수소전기차에 주로 쓰는 연료전지 시스템을 더 가볍고 단순하게 만들면 드론과 무인 항공기의 주전원으로도 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구 결과는 학술지 '멤브레인 사이언스 저널'(Journal of Membrane Science·2019년 12월 13일 자)에 실렸다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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