연료전지 핵심 부품 대량생산법 나왔다

에너지기술연구원, 분리판 제작기술 개발
제조가격 10분의 1, 제조시간 100분의 1로
포스코서 만든 소재로 국내 첫 양산기술 적용

한국에너지기술연구원 고온에너지전환연구실 유지행 박사팀이 금속분리판과 단전지 모듈을 층층이 쌓아 22㎾급 고체산화물연료전지(SOFC) 스택을 만들었다. 에너지기술연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국에너지기술연구원 고온에너지전환연구실 유지행 박사팀이 고체산화물연료전지(SOFC)의 핵심부품 제조가격을 10분의 1로 낮추고, 제조시간을 100분의 1로 단축하는 기술을 개발했다. 유지행 박사팀은 이 기술을 이용한 2㎾급 연료전지 스택을 만들어 200시간 동안 가동해 상용화 가능성을 보였다.

유지행 박사는 27일 "이 기술은 건물용 연료전지 뿐 만아니라 발전용 고효율 연료전지에도 활용이 가능할 것"이라고 말했다.

연구진은 국내 최초로 프레스 금형을 이용한 올록볼록한 스탬핑 금속분리판 제작 기술을 개발했다. 연료전지는 연료극과 전해질, 공기극으로 이뤄져 있다.

이 낱개의 연료전지를 금속분리판과 밀봉재 등을 이용해 층층이 쌓아 대용량의 연료전지가 만들어진다.

여기에 쓰이는 금속분리판은 수십 개의 단위전지 사이를 전기적으로 연결하는 연결재인 동시에 연료와 공기를 각 단위전지에 공급하는 매니폴드의 역할을 하는 핵심 부품이다. 금속분리판은 연료와 공기의 흐름을 제어하기 위한 미세 유로를 포함하도록 제작돼야 해 단위전지와 함께 가장 높은 가격비중을 차지한다.

연구진은 포스코에서 개발한 연료전지용 금속분리판 소재를 이용해 ㈜세종공업의 금형기술과 ㈜동일브레이징의 브레이징 접합기술로 금속분리판을 만들었다. 특히 포스코에서 고온연료전지용으로 개발한 금속소재는 독일에서 만든 기존 분리판 소재 대비 5분의 1 이하의 가격이다.

한국에너지기술연구원 고온에너지전환연구실 유지행 박사팀원이 금속분리판과 단전지를 결합한 모듈(왼쪽), 스탬핑한 금속분리판(오른쪽)을 들고 있다. 에너지기술연구원 제공

국내 고온형 연료전지는 대부분 해외 기업에서 수입하는 상황에서 국산 소재와 부품기술을 적용해 개발됐으며, 국내에서는 처음으로 양산기술이 적용된 분리판을 사용해 개발됐다는 점에 의의가 있다.

또한 여러 개의 금속 레이어들을 브레이징 접합해 모듈화하는 단계에서 부품 불량을 사전에 확인할 수 있게 만들었다.

이를 통해 연료전지 스택의 불량으로 인한 문제를 사전에 예방할 수 있다고 연구진은 설명했다.

유 박사는 "이번에 개발한 금속분리판은 도시가스를 사용하는 고온형 연료전지의 핵심 부품으로써 시스템 개발의 걸림돌이었던 스택 국산화와 가격경쟁력을 높이는 기술로 스택원천기술 개발을 통해 연료전지 실용화를 앞당기는 노력을 할 것"이라고 말했다.

연구진은 연료전지 스택기술을 건물용 연료전지 시스템에 적용하기 위해 ㈜범한퓨얼셀과 공동연구를 진행하고 있다.

[e-mail] 김만기 기자