교육과학기술부는 인제대학교 김형만 교수(47ㆍ사진)팀의 이번 연구결과는 전기화학분야의 학술지인 ‘Electrochemistry Communications‘지에 게재(8.16 온라인)됐다고 18일 밝혔다.
고분자전해질 연료전지는 수소와 산소를 연료로 사용해 전력을 발생시킨다. 이는 소형 전자기기, 자동차, 산업 및 주거용 전력공급용으로 광범위하게 사용 가능하다. 물 이외에는 오염물질이 전혀 발생하지 않아 신재생에너지로 주목 받고 있다. 김형만 교수 연구팀은 분리판의 유동채널 사이에 발생하는 Under-rib convection(촉매층 공급 대류) 이론을 활용, 분리판의 형상을 최적화한 후 실험했다. 그 결과 전력밀도가 기존에 비해 23%이상 향상된 새로운 분리판을 개발하는데 성공했다.
촉매층 공급 대류는 기계적으로 가스유동 분리판에서 발생해 전기화학적 물질, 특히 촉매층으로 수소와 산소를 공급시켜 성능을 향상시킨다. 또 물 배출을 원활히 하고, 전력생산을 높이는 현상이다.
이 기술은 고분자전해질 연료전지의 실용화에 걸림돌이었던 물이 흘러넘치는(Water flooding) 문제를 해결하고 전력밀도를 향상시키기 위해 수많은 연구자들이 시도해 왔다.
전기화학적 반응이 활성화되려면 생성물인 물의 배출이 원활해야 반응물인 수소와 산소가 입구부터 출구까지 고르게 전달되고 전체 활성화 면적에서 전기화학적 반응이 일어나 전력밀도가 향상되기 때문.
이에 따라 물의 배출을 원활히 하여 전력밀도를 향상시키는 기술은 고분자전해질 연료전지의 부피를 대폭 줄이고 전력생산비용도 낮추는 획기적인 기술이란 평가다.
김형만 교수는 “이번에 개발된 기술은 97% 에너지 수입국이자 세계 10대 온실가스 배출국인 우리나라의 신재생에너지 활성화를 위한 새로운 원천기술이 될 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.
정태일 기자/killpass@heraldcorp.com
