[공학] 연료전지(수소저장합금의 응용)

목차

1.연료전지의 정의

2.연료전지의 개념 및 원리

3.연료 전지의 기본 구성

4.연료 전지의 특징

5.연료전지의 종류 및 특성

6. 연료전지의 발전 시스템으로의 응용 및 각국의 현황

7. 소형 연료 전지

8. 자동차에의 연료전지 응용 및 국내 국외 현황

9. 종합결론

본문내용

k 개발, 3단계(1997~2001)에서 15kW급 System 개발, 그리고 4단계(2002~2006)에서 25kW급 개발을 목표로 하고 있다. 참여기관으로는 포항공대, 한국가스공사, 한국에너지기술연구소(KIER) 등이며, 현재 5kW급 System을 개발하고 있는 상태이며, KIER의 경우 G-7 Project도 대우자동차와 공동으로 수행하고 있다.
7) 1998년 : 선도기술개발 사업의 차세대 자동차 분야에서도 연료전지 자동차의 개발이 확정되어 1단계(1998.11 ~ 2000.10)에서 10kW급 Stack 개발, 2단계(2000.11 ~ 2002.10)에서 25kW급 연료전지 차량 개발을 목표로 현대자동차와 삼성자동차(현재는 대우자동차로 이관되어 있음)에서 추진, 진행하고 있다.
8) 1996년 : KIST(한국과학기술연구원)에서도 1996년부터 고성능의 kW급 Stack 본체 개발을 목표로 연구를 시작하여 1997년 200W급 Stack을 850시간 운전한 바 있으며, 1999년에는 전극면적이 200㎠인 Unit Cell 39장을 Stack한 4kW급 PEMFC를 제작하여 성능실험을 하였다.
9) 현대·기아車 국내 최초 메탄올 연료전지차 개발
90억원의 개발비 투자, 국내 최고 속도인 시속 126km 성능 - 메탄올 연료전지차로는 세계 7번째로 개발 현대·기아자동차는 국내 최초로 「메탄올 연료전기차」를 자체 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 지난 98년부터 약 2년간 90억원의 개발비를 투자해 결실을 본 이 연료전지차는 10kw급으로 연료전지차로는 국내 최고 속도인 시속 126km의 성능을 보유하고 있다.
정부의 ‘G7 프로젝트’(선도기술개발사업) 의 일환으로 시작된 이번 프로젝트는 현대·기아자동차와 한국과학기술연구원(KIST)이 함께 개발한 고분자전해질형 연료전지 스택과 SK㈜에서 개발한 메탄올 연료변환기로 구성되어 있다. 현대·기아가 개발한 이 연료전지차는 「메탄올 연료전지차」로는 다임러-크라이슬러, GM, 도요타, 닛산, 폭스바겐, 혼다에 이어 세계에서 7번째이며, 대우의 수소 연료전지차는 다임러-크라이슬러, 포드, GM, 도요타, 혼다, 닛산, 마쯔다, 르노, 폭스바겐에 이어 세계에
10번째로 개발되었다.
연료전지차의 연료로는 주로 메탄올과 수소를 사용하는데 압축수소를 사용하는 수소 연료전지차는 기술적으로 개발하기는 쉬운 반면, 기체인 연료의 특성상 안전성과 인프라 구축면에서 상용화가 어렵다는 평가를 받고 있다. 이에 반해 메탄올 연료전지차는 기술적으로 개발하기는 어렵지만 액체인 연료의 특성상 안전성과 인프라면에서 수소 연료전지차에 비해 우수해 세계 연료전지차의 차세대 표준으로 자리잡을 것으로 전망된다.
이번에 개발된 10kw급 연료전지차 FCHEV(Fuel Cell Hybrid Electric Vehicle) 는 스포티지 전기자동차를 기본 모델로 스택 등 각종 설비를 탑재하고 있으며, 국내 연료전지차로는 최고의 속도인 시속 126km까지 주행 할 수 있다. 출발해서 100km에 도달하는데는 약 18초가 걸린다. 연료전지는 연료를 연소과정없이 전기로 직접 바꾸어 주는 전기화학장치로 고효율, 고청정의 에너지를 얻을 수 있어 전기자동차에 탑재할 경우 각종 환경 규제에 대응이 가능하다.
또한 앞으로 내연기관 엔진의 대체도 가능하여 선진자동차 회사의 개발 열기가 대단한 첨단 기술이다. 미국의 세계적인 연료전지 전문 개발업체인 IFC(International Fuel Cells Co.) 와 지난 5월 ‘연료전지자동차 공동 개발’ 계약을 체결하고, 연료전지 개발 컨소시엄인 ‘캘리포니아 연료전지 파트너십’에도 참여하는 등 한국 자동차 업계의 연료전지 개발 중추를 담당해 온 현대자동차는 이번 FCHEV 개발과 함께 앞으로 2년 후, 도심 주행에 유리한 10kw급 연료전지와 고속주행에 유리한 25kw급 연료전지를 상용화할 계획이다.
9. 종합 결론
자동차, 정유업계, 연료전지 개발 경쟁 '시동' 한국경제 '꿈의 에너지', '무공해 에너지'로 불리는 연료전지를 독자 기술로 개발하려는 경쟁이 본격화되고 있다. 수소저장합금을 응용한 연료전지는 SF영화의 우주기지의 동력원에서 현실의 동력원으로 한층 다가서고 있다. 특히 자동차의 에너지원과 일반주택의 발전용으로 저렴하고 효율적인 발전과 무공해로 인류 궁극의 에너지가 될 전망이다. 에너지를 지배하는 나라가 세계 경제를 지배해 왔다. 현재는 중동의 산유국이 세계의 경기의 흐름을 좌지우지하듯, 21세기에는 연료전지의 기술을 먼저 상용화시키는 국가가 경제의 강자가 될 것이다. 연료전지는 금속, 전기, 전자, 기계 및 제어 산업과 부수적인 장치를 공급하는 새로운 시장이 창조될 수 있다. 이것은 역시 수십만의 전문직 직업을 창조해 낼 수 있으며, 무역 수지에 엄청난 기여를 할 것이다. 70년대의 오일쇼크 이래로 선진 각국에서 꾸준히 대체에너지원의 개발에 노력을 경주하여 왔는데, 연료전지는 석유에너지 이외에 메탄올, 에탄올, 천연가스 등의 대체에너지를 이용하여 발전할 수 있다. 따라서 절대적인 자원이 부족한 우리나라의 현실에서 볼 때, 연료전지는 차세대 동력원으로 주목받을 것이다. 이에 우리나라에서도 자동차용 연료전지 기술개발의 중요성을 인식하여 1987년에 발표된 국가의 대체에너지 개발사업 및 선도기술 사업(일명 G-7 Project)을 통하여 연료전지 분야를 중점지원 사업으로 선정하여 한전의 전력연구원, 국책연구소, 대학, 민간기업이 참여하는 형태로 개발 연구가 진행되어 오고 있으나, 소용량 연료전지부터 시작하여 중용량과 자동차용 연료전지에 이르기까지 극히 미진한 성과를 거두어 왔다. 그러나, 최근 고유가 시대 지속으로 대체에너지 개발의 필요성이 절실해지자 연구 및 투자강도가 높아지고 있어서 국내업계의 연료전지 개발 수준은 장차 큰 진전이 기대된다. 42개국중 23위를 달리고 있는 하이브리드(Hybrid) 자동차와 연료전지(Fuel Cell) 자동차 기술이지만, 실제로 이 분야에 있어 미국과 일본, 독일을 제외하면 크게 뒤쳐지지 않은 상태이며 충분히 가능성이 있다. 이 분야에 대한 적극적 투자와 연구가 필요하다고 생각된다.

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