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K-TV 특보

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" 高효율. 親환경 " 수소전지시대 곧 열린다 !

-. 물에 電氣를 가하면,,,수소와 산소가 분해된다.
易으로,,,수소와 산소를 결합 시키면,,,물이 만들어 지면서,,,많은 電氣와 熱이 발생한다.

-. 20세기 "석유문명"을 대체할,,,21세기 "수소경제"를 기다린다.

-. 세계각국과 기업들이 수소시대로 진입하기위해,,,엄청난 예산과 인력을 투입해,,,관련기술을
개발하고있다.

-. 무제한에 가까운 수소와 산소를 이용한 에너지원이 개발된다면,,,

-. 공해가 거의없는 무한 에너지,,,일부 난제 해결되면,,,4년내 실용화될듯,,,비싼 설치비 줄이는게
과제...

-. 집집마다 수소발전기(소형)
풍력발전, 태양열 발전으로 얻어진 전기로 물을 분해,,,수소를 얻는 방법이 활발히 연구중,,,
현실적으로 먼저, 천연가스에서 얻은 수소를 ,,, 연료로 사용하는 방법이,,, 가정 먼저 실용화될
전망임.

-. 수소 - 전기생산장치가 핵심
가정용 연료전지시스템은,,,도시가스에서 수소를 추출하여,,,연료변환기< fuel processor >
수소에서 전기를 생산하는 스택 < stack >
생산된 직류를 교류로 바꾸는 인버터< inverter >
연료전지에서 나오는 廢熱로,,, 난방용 온수를 공급하는 廢熱回收및 제어장치로 구성된다.

-. 핵심은 Stack 이다.
연료변환기에서 나오는 가스를 이용해 전기를 발생시키는 장치인데,,,안전성과 내구성 확보
가 큰 과제이다.
현재, 가스밀봉기술, 분리판 제작등의 연구가 진행중...

-. 인버터는,,,스택(stack>에서 발생된 전기를,,,가정에서 사용할수 있도록,,,220 V (교류)로
전환하는 장치다.
연료전지시스템에서 발생하는, "잉여전력"을 저장하는 역할도 한다.
과제는 효율을 높이는것.
현재 80~90 % 의 효율을 보인다고,,,,설비의 소형화...운전의 편리성(가정용화)

-. 전기요금과 난방비가 현재보다 12~13% 줄일수 있다.
가스의 화학에너지를 직접 전기에너지로 전환하기 때문에,,,기존의 가스 발전에 비해,,,
이산화탄소< CO2 >가 약 30~40% 줄어든다.
재래식 발전에서 나오는,,,질소화합물< NOX > 유황화합물 < SOX >의 배출도 획기적으로
줄일수있다.
* 산성비의 원인물질들 이다.

-. 먼지, 소음. 진동도 거의없다
발전노조의 파업에도 전기끊길 걱정도없다.
외딴집까지 설치해야하는,,,송,배전 설비도 필요없다.

-. 가격이 문제
현재는 가구당 1억 3천만원 든다.
월 720 Kwh 의 전기생산을위한,,,LNG (액화천연가스) 구입비용 10만원도 추가된다.

2008년까지 가구당 설치비 8000만원대로 낮추고,,,2010년 1000만원대로 줄이면 수요가 폭발
증가할것으로 전망.

-. 일본은,,,마쓰시타전기, 도시바전기, 도요타자동차, 산요전기등
도요타자동차는,,,2010년 수소연료전지를 이용한 자동차 출시 예정,,,,,

-. 국내는,,,GS퓨에셀, 퓨어셀파워, 대구도시가스, 한국에너지기술연구원, LG, 효성 등이다.

국내중소기업 세계3번째로 첨단연료전지기술 확보 (주)퓨어셀파워, 가정용 열병합발전시스템 개발
▲ 연료전지의 핵심 장치인 스택  ⓒ 국내 중소기업이 21세기 최첨단 기술로 불리는 연료전지 기술을 확보, 제품상용화에 나서 주목을 받고 있다. 주인공은 (주)퓨얼셀파워(사장:신미남)로 최근 가정용 열병합발전시스템을 미국, 일본에 이어 세계 3번째로 개발하고 본격 상용화에 나섰다. 가정용 열병합발전시스템은 연료전지를 이용한 1kw급으로 도시가스를 수소가스로 변환한 후 대기 중 공기와 반응시켜 전기와 열을 직접 생산하는 높이 1m, 가로세로 각각 85cm, 40cm 수준의 발전기를 말한다. 현 도시가스를 에너지원으로 활용할 경우 전력비용이 20% 정도 절감된다. 이 시스템을 이용하면 가정에서 최소한 30% 이상의 고효율 무공해 전기생산이 가능하며, 폐열 회수로 온수를 만드는 열병합시스템을 접목할 경우 효율은 75%가 넘을 것으로 추정된다. 가정에서 생산된 전기는 계열전력과 연계하면 전기를 필요로 하는 이웃집 송전도 가능하다. 따라서 한전과 협력해 남은 전력을 한전에 되팔 수 있는 시스템까지 추진되고 있다. 퓨얼셀파워는 오는 2006년부터 이 시스템을 일반 가정에 공급할 예정이다. 이 시스템을 확대할 경우 빌딩은 물론 학교, 공장 등에 이르기까지 전력의 자체 생산이 기대된다. 남은 과제는 초기 개발과정 중에 발생할 것으로 예상되는 판매난이다. 기능과 성능 측면에서 이미 제품 판매가 가능하나 초기 연구투자비와 생산비가 너무 높아 가격을 무작정 낮출 수만은 없기 때문이다. 그러나 신 사장은 “처음 고비만 넘기면 우리나라는 연료전지 사업이 성공을 거둘 수 있는 여건을 충분히 갖추고 있다”고 말했다. 퓨얼셀파워는 1999년 수소연료 사용이 가능한 PEMFC(고분자전해질연료전지) 기술 특허출원을 낸데 이어 지난해 국내 최초로 연료전지 핵심 부품인 스택, 막전극접합체, 분리판 등을 개발, 상용화에 성공했다. 이에 따라 기술개발 초기단계인데도 올 들어서만 벌써 100억 원 이상의 매출을 올리고 있다. 이 회사는 일부 품목은 해외 수출을 하고 있으며 시스템 설계․제조․평가기술 및 부품 등에서 10여개의 특허를 획득했다. 특히 시스템 분야에서는 대내외에서 높은 기술력을 인정받고 있다. 미국 NASA와 유사한 수준을 요구하는 한국항공우주연구원 성층권 비행선에 장착할 연료전지 시스템을 납품한 바 있다. 한편, 정부는 연료전지 개발을 차세대 성장동력으로 선정한데 이어 오는 2006년까지 전체 에너지의 3%, 오는 2011년까지는 5%를 연료전지를 포함한 신‧재생에너지로 대체할 계획으로 있어 연료전지의 수요는 급증할 전망이다.

하이브리드, 가정용 연료전지 상용화 ‘날개’ 달았다

국내최초 연료전지용 일체형 고무소재 개발

남수정 기자 nam@koenergy.co.kr

▲ 연료전지용 스택   연료전지용 고무개스킷 상용화를 위한 발판이 마련됐다. 기능성 고무소재 전문기업인 동아화성(대표 임경식)과 연료전지 전문기업인 퓨얼셀파워(대표 신미남)는 국내 최초로 연료전지 시스템에 필요한 ‘막전극접합체(MEA) 일체형 고무구조물’ 개발에 성공했다고 지난 12일 밝혔다. MEA(Membrane Electrode Assembly)는 연료에 포함된 수소가스와 공기 중 산소를 이용해 화학적으로 전기를 발생시키는 최소단위의 얇은 막 형태의 전지다. 기존에는 고무개스킷을 따로 만들어 일일이 MEA에 붙이는 방식이었다. 이번에 새로 개발한 방식은 별도의 고무개스킷 제작없이 MEA 가장자리에 고무소재를 녹여 붙인 후 굳히는 방식으로 일체화된 MEA 생산을 가능케 했다. 동아화성 관계자는 “고무개스킷을 따로 만들어 일일이 손으로 붙이던 방식에 비해 생산성이 100배 이상 높여 연료전지 핵심 시스템인 스택(stack) 생산을 단시간에 완료할 수 있게 됐다”고 설명했다. 스택은 MEA를 수백 장 포개어 놓은 연료전지 엔진으로 100장의 MEA가 필요한 가정용 연료전지의 경우 기존방식이 100시간이 소요됐으나 이 방식은 1시간 이내에 작업을 완료할 수 있다. 이를 위해 동아화성과 퓨얼셀파워는 지난해 12월 ‘연료전지의 MEA 씰링용 일체형 고무구조물’에 대한 공동개발 계약을 체결하고 1년만에 제품 개발에 성공했다. 이번 제품개발 성공으로 양사는 연말부터 가정용 연료전지 시제품 공동 양산에 돌입할 계획이다.

2007년 11월 19일 (545호)

                                                                                                               수소연료전지사업단

자동차용/가정용연료전지 상용화 로드맵

□ 1차 선정과제

분야 과제명 주관기관 (연구책임자) 연구기간 참여기업 위탁기관 과제구분 수소 수소스테이션 국산화 기술개발 ㈜SK (신동현) 04.09 ~09.08   KIST, 에너지기술연구원, 화학연구원, 연세대학교, 고려대학교, 전남대학교, KAIST 기술개발 탄소나노튜브 이용 수소저장기술 개발 전북대학교 (남기석) 04.09 ~09.08   한양대학교, 서울대학교, 성균관대학교 기술개발 탄화수소 촉매분해에 의한 수소제조기술 개발 성균관대학교 (한귀영) 04.09 ~09.08   영남대학교, 명지대학교 기술개발 30Nm3/hr급 수소스테이션 건설 및 실증연구 한국가스공사 (이영철) 04.09 ~08.08 현대자동차   실용화 연료 전지 자동차 구동용 80kW급 PEMFC 발전모듈 개발 현대자동차 (임태원) 04.08 ~08.07 ㈜퓨얼셀파워, ㈜케피코, 평화오일씰㈜,  현대하이스코㈜, ㈜LG화학 KIST, 에너지기술연구원, 포항공대학교, 고려대학교, 순천대학교, 연세대학교, 울산대학교, 인하대학교, 한양대학교 기술개발 보조전원(APU)용 고체산화물 연료전지(SOFC) 발전시스템 개발 한국에너지 기술연구원 (신동열) 04.09 ~ 07.08 ㈜효성, ㈜SAC, ㈜씨에프, 승립카본금속㈜, ㈜단단 KAIST 기술개발 휴대용 50W급 DMFC 시스템 개발 ㈜LG화학 (이원호) 04.09 ~07.08 LG마이크론㈜, ㈜진우엔지니어링, 넥스콘테크놀로지㈜ KIST, 에너지기술연구원, 화학연구원, 서울대학교, 한양대학교, 아주대학교, KAIST 기술개발 250KW급 용융탄산염 연료전지(MCFC) 발전시스템 실증연구 ㈜POSCO (김태형) 04.09 ~07.08 ㈜효성, 한국가스공사, 포철산기(주) KIST, 전기연, RIST 실용화 가정용 고분자 연료전지시스템 실증연구 GS퓨얼셀㈜ (황정태) 04.09 ~06.08 한국가스공사 에너지기술연구원, 생산기술연구원 실용화 1Kw 가정용 고분자 연료전지시스템 실증연구 ㈜퓨얼셀파워 (홍병선) 04.09 ~06.08 ㈜효성 가스안전공사 실용화 가정용 고분자 연료전지시스템 실증연구 대구도시가스㈜ (박문희) 04.09 ~06.08 온시스, 에이피엑스 경북대학교 실용화 고분자전해질 연료전지 성능평가 및 기술기준(안) 작성 한국과학 기술연구원 (하흥용) 04.09 ~06.08     실용화 공통 수소 ·연료전지 표준화사업 정밀화학 공업진흥회 (정문기) 04.09 ~07.08   KIST 실용화

□ 2차 선정과제

분야 과제명 주관기관 (연구책임자) 연구기간 참여기업 위탁기관 과제구분 수소 수소 스테이션용 디스팬서의 국산화 기술 개발 ㈜덕양에너젠 (이택홍) 04.12 ~07.12   성균관대학교, 호서대학교 기술개발 액체연료를 이용한 수소스테이션 건설 및 실증연구 GS칼텍스㈜ (신현길) 04.12 ~08.12   기계연구원 실용화 연료 전지 노트북 PC용 50W급 PEMFC 시스템 개발 삼성SDI㈜ (이시현) 04.12 ~07.12 ㈜두산전자산업 에너지기술연구원, 연세대학교, 고려대학교 기술개발 모듈형 Compact 연료전지 주변장치(Balance ofPlant, BOP) 설계기술 개발 LG전자㈜ (류성남) 04.12 ~07.12 ㈜오선텍, ㈜ADT, ㈜모터넷인터네셔날 생산기술연구원, 전기연구원, 전자부품연구원, 에너지기술연연구원 기술개발 고분자 연료전지용 분리판 국산화 기술 개발 한국타이어 (김정헌) 04.12 ~07.12 퓨어셀파워, 명화공업 에너지기술연구원, KAIST, 자동차부품연구원, 경희대학교 기술개발 공통 파워 파크(Power Park) 조성을 위한기획 연구 사업 한국에너지 기술연구원 (김창수) 04.12 ~05.08     실용화

□ 1차 선정과제

분야 과제명 주관기관 (연구책임자) 연구기간 참여기업 위탁기관 과제구분 연료 전지 미래형 로봇 구동용 연료전지 전원시스템 개발 한국과학 기술연구원 (임태훈) 05.08. ~06.07   KAIST 실용화 버스용(200kW급) 고분자 연료전지시스템 개발 현대자동차 (임태원) 05.08. ~10.07 ㈜극동제연, ㈜케피코, ㈜한라공조, ㈜로템, ㈜지엠비코리아, ㈜현대모비스 KAIST, KIST, 자동차부품연구원, 서울대학교, 연세대학교, 에너지기술연구원 기술개발

□ 2차 선정과제

분야 과제명 주관기관 (연구책임자) 연구기간 참여기업 위탁기관 과제구분 연료 전지 모바일기기용 마이크로 연료전지 시스템 개발 삼성전기㈜ (장재혁) 05.12. ~08.12 에너지기술연구원, 생산기술연구원, 연세대학교 기술개발

□ 1차 선정과제

분야 과제명 주관기관 (연구책임자) 연구기간 참여기업 위탁기관 과제구분 모니 터링 사업 가정용 연료전지 모니터링 사업 한국가스공사 (박승민) 06.08. ~09.07 대구도시가스, 부산도시가스, 해양도시가스, 충남도시가스, 대한도시가스, 경남에너지, 경동도시가스, 예스코, 삼천리, 중부도시가스 에너지기술연구원 실용화 수소연료전지자동차 모니터링 사업 현대자동차 (임태원) 06.08. ~09.07 ㈜엔지비 KIST, 울산대학교, 건국대학교 실용화 수소 소형열병합 연료전지 연계형 연료처리 시스템 개발 GS퓨얼셀㈜ (황정태) 06.08. ~09.07 ㈜코캣, ㈜에코프로, 어코드㈜ 에너지기술연구원 기술개발 연료전지차량용 고압수소저장시스템 개발 및 실증 현대자동차 (오형석) 06.08. ~09.07 ㈜로템, ㈜모토닉, ㈜이노컴, ㈜케이시알, 삼우기업㈜ 기계연구원 기술개발 연료 전지 소형카트형 연료전지 하이브리드 시스템 개발 ㈜프로파워 (황상문) 06.08. ~09.07 효성기계공업㈜, ㈜진우엔지니어링 KIST, KAIST, 에너지기술연구원, (재)전북테크노파크 기술개발 5kW급 열병합 고체산화물 연료전지 발전시스템 개발 한국전력공사 (유영성) 06.08. ~10.07 중부발전㈜, 대성산업㈜, ㈜효성 KIST, KAIST, 요업기술원, 에너지기술연구원, 성균관대학교 기술개발 10kW급 상업용 고분자 전해질 연료전지 시스템 개발 ㈜퓨얼셀파워 (홍병선) 06.08. ~09.07 유니슨㈜, ㈜귀뚜라미보일러, ㈜플라스포 생산기술연구원, 충북대학교, 부산대학교, 전주대학교 기술개발 공통 수소·연료전지 안전성 연구 가스안전공사 (김영규) 06.08. ~09.07   KIST, 중앙대학교, 광운대학교, 국민대학교, 인하대학교, 호서대학교 기술개발

□ 2차 선정과제

분야 과제명 주관기관 (연구책임자) 연구기간 참여기업 위탁기관 과제구분 수소 수소스테이션용 다이어프램 압축기 개발 광신기계 (권병수) 06.08. ~09.07 - 진주산업대학교, 부산대학교, 기계연구원 기술개발

분야 과제명 주관기관 (연구책임자) 연구기간 참여기업 위탁기관 과제구분 연료 전지 고효율 300kW급 내부개질형 MCFC 스택 및 시스템 국산화 기술 개발 두산중공업㈜ (이태원) 05.08 ~ 06.07 한국중부발전㈜, 아나이엔지㈜, 씨이에스㈜, 진영전기㈜,퓨어셀파워(주) KIST, 에너지기술연구원, KAIST 서울대학교, 서울산업대학교, 인하대학교 기술개발

"수소전지 세계시장 규모 2010년 1000억달러"

일본 기술이 가장 앞서… 생기연 등 한국 맹추격

[조선일보 방성수기자]

수소연료전지 분야에서도 일본이 가장 앞서가고 있다. 마쓰시타전기, 도시바전기, 도요타자동차, 산요전기 등 굴지의 대기업들이 참여, 기술 개발이 한창이다. 2010년 가정용 연료전지시장의 규모가 1400억엔(약 1조2000억원 상당)에 달할 것이란 전망도 있다.

일본은 올해 480대를 실전 배치, 실용화 단계에 들어섰다. 도요타자동차가 2010년 수소연료전지를 이용하는 자동차를 출시할 것이란 소식도 있다.

국내에선 GS 퓨어셀을 시작으로 퓨어셀 파워, 대구도시가스 등 민간 기업과 한국에너지기술연구원이 진출해 있다. 삼성전자도 올해 8월 가정용 연료전지시장 참여를 공식 선언했다. LG효성도 자체 기술을 개발 중인 것으로 알려졌다. 한국생산기술연구원 한명근 박사(나노표면기술팀)가 24일 세계 최초의 하이브리드 기술을 접목한 소형전지시스템 개발에 성공하는 등 관련 기술 개발도 속도를 내고 있다. 한 박사팀이 새로 개발한 연료전지는 노트북 컴퓨터나 군사용 휴대 장비에 10시간 이상 전력을 공급할 수 있다.

산업자원부는 ‘수소경제 마스터플랜’을 통해 2010년까지 1만~2만대, 2020년 75만대, 2040년 390만대 보급을 목표로 하고 있다. 지난 8월부터 3년 계획으로 한국가스공사와 10개 가스회사들이 참여, 가정용 연료전지 40대를 설치한 뒤 모니터링 작업을 하고 있다.

시범 설치된 시스템 설치비는 1억3000만원이지만 대량 생산 등을 통해 2010년엔 1000만원대로 낮출 계획이다. 한명근 박사는 “2010년 수소 연료전지시장 규모가 1000억달러에 달할 전망”이라며 “반도체, LCD산업과 견줄 만큼 큰 시장이 형성되면 세계 시장을 놓고 일본과 제2의 전쟁을 치르게 될 것”이라고 말했다.