에너지연 개발 연료전지 핵심부품, 국산화 길 열려

[충청뉴스 이성현 기자] 한국에너지기술연구원이 개발한 연료전지 핵심 부품이자 대부분 수입에 의존했던 탄소 복합체 분리판의 국산화 길이 열렸다.

24일 에너지연에 따르면 고온에너지전환연구실 정두환 박사 연구진이 확보한 발전용·건물용 연료전지 분리판 제조 원천기술의 ㈜씨엔티솔루션 기술이전과 에너지연의 산업연계형, 성공후불제 사업 공동연구를 통해 탄소 복합체 분리판 양산 체계를 구축했다.

친환경적이며 높은 효율로 발전·건물·수송 등 여러 분야에 걸쳐 개발·적용되고 있는 연료전지의 상용화를 위해서는 소형화, 고밀도, 경량화 등을 위한 기술개발이 필요하다.

특히 분리판은 여러 개의 단위전지를 연결해 스택의 골격을 구성하는 핵심 소재로, 스택 가격의 30%, 무게의 80%를 차지해 비용절감과 무게로 인한 에너지밀도 감소 문제를 극복해야 한다.

연구진은 탄소나노튜브를 이용해 고강도·고내구성의 탄소 복합체 분리판을 개발했다. 기존 탄소나노튜브가 첨가되지 않는 흑연 분리판과 비교해 가볍고 높은 전도도와 강도를 가지며, 후가공 공정이 필요 없고 제조공정이 간단해 가격 저감과 양산화에 유리하다.

아울러 해당 기술은 각각의 몰드를 활용해 수요기업에서 요구하는 발전건물수송 등 다양한 분리판 제조가 가능하다. 또 전기전도도 250(S/cm), 굴곡강도 67Mpa 이상을 얻어 미국 에너지부(US DOE)에서 제시한 기술적 목표를 150% 이상 달성했으며, 260도 고농도 인산 내구성시험에서도 전혀 부식이 없어 저온과 중온 발전용 및 건물용 연료전지 스택재료로 사용할 수 있는 성과를 이뤘다.

연구진은 2018년 6월 원천기술을, 2021년 4월 양산기술을 ㈜씨엔티솔루션에 기술이전해 에너지연의 원천양산기술과 기업의 생산기술을 접목했으며, 에너지연 연구진들의 연구지도를 통해 탄소 복합체 분리판 양산 체계를 구축할 수 있었다.

현재 ㈜씨엔티솔루션은 연간 1만5000개의 분리판을 만들 수 있는 설비를 갖추고, 개발 첫해 5억 원의 매출을 기록했다. 현재 25만개 양산설비를 구축 중이며 올해 상반기에 완료할 예정이다.

이 기술은 2021년 9월 ‘전기전도도와 강도가 향상된 수소연료전지용 CNT 복합소재 분리판제조 기술’로 산업통산부장관으로부터 ㈜씨엔티솔루션과 에너지연이 공동으로 신기술인증을 받았으며, ㈜씨엔티솔루션은 100대 강소기업에 선정되는 쾌거를 달성했다.

고온에너지전환연구실 정두환 박사는 “성공적인 기술이전을 통해 대부분 수입에 의존하고 있는 탄소 분리판의 국산화가 가능하게 됐으며 정부가 추진 중인 탄소중립 실현을 위한 연료전지 보급률 달성에도 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

㈜씨엔티솔루션 서정국 대표는 “에너지연에서 기획, 진행하는 각종 연구사업을 통해, 우수한 연구 인력의 도움을 바탕으로 성공적으로 기술 개발 및 사업화를 진행할 수 있었다”고 강조했다.