한국에너지기술연구원이 브레이징 밀봉기술을 적용한 1kW급 고온연료전지 스택을 제작하는 데 성공했다.
자동차 엔진과 같은 핵심 부품인 연료전지 스택은 단위전지, 금속분리판, 밀봉재 등 기본부품이 반복적으로 적층된 형태다.
기존에는 유리 밀봉재를 사용했으나 반복되는 가열-냉각조건에서 열충격에 의해 누설이 발생하는 문제가 있었고, 연구진은 단전지가 안착되는 셀프레임과 분리판 사이의 수소가 쉽게 혼입될 수 있는 밀봉부위를 브레이징 기술을 적용해 반복된 운전조건에도 안정적인 성능의 연료전지 스택을 구현했다.
또 개발된 스택은 분리판 내부 모서리에 절연성 세라믹을 삽입해 양극과 연결된 분리판과 음극의 통전을 방지했다. 아울러 단위전지, 분리판, 집전체, 밀봉재를 하나의 일체화된 모듈로 구성함으로써 생산효율을 높인 것이 특징이다.
개발된 분리판-단전지 모듈은 적층하기 이전에 브레이징 밀봉부위의 모듈단위 누설을 확인할 수 있어 스택의 신뢰성을 높일 뿐만 아니라, 모듈화 된 부품의 자동적층 공정을 적용함으로써 생산속도와 가격경쟁력을 동시에 높일 수 있다.
연구원에서 개발한 1kW급 스택은 케이세라셀과 공동개발한 국산 단전지와 포스코에서 개발한 국산 금속소재 기술을 이용해 ㈜동일브레이징의 금속접합기술로 제작됐다.
국내 고온형 연료전지는 대부분 해외 기업에서 수입하는 상황에서 이번에 개발한 국산 소재-부품기술이 적용된 스택개발은 연료전지 소재·부품에 대한 대외 수입의존도를 낮추고 해외기업의 국내시장 진출을 견제할 수 있는 디딤돌이 될 것으로 기대된다.
연구책임자 유지행 책임연구원은 “개발기술은 도시가스를 사용하는 고온형 연료전지의 핵심 부품으로서 시스템 가격의 30-40%를 차지하는 스택의 국산화와 가격경쟁력을 높이기 위한 혁신적인 제조공법이며 스택원천기술 개발을 통해 실용화를 앞당기는 노력을 할 것“이라고 말했다.
