원자력연-현대차, '수소 연료전지 실증장치'구축

세계4번째...자동차용 수소 연료전지 성능 향상 전기 마련

▲ 수소 연료전지 실증장치가 설치된 하나로 중성자영상장치(NRF)

한국원자력연구원(원장 양명승. 이하 원자력연)은 현대자동차㈜와 공동으로 연구용 원자로 하나로(HANARO)에 '수소 연료전지 실증장치'를 구축하고 본격 가동에 들어갔다고 19일 밝혔다.

이에 따라 친환경 자동차 동력원으로 주목받고 있는 수소 연료전지의 성능을 자동차 주행상태와 유사한 조건에서 실시간으로 평가할 수 있게 됐다고 원자력연은 설명했다.

원자로를 이용해서 연료전지의 성능을 실증할 수 있는 장치 구축은 미국 국립표준기술연구소(NIST)와 펜스테이트대학(PSU), 스위스 파울셰러연구소(PSI)에 이어 세계에서 4번째다.

이 장치는 수소 연료전지 중에서도 에너지 변환 효율이 높고 환경친화적인 '고분자 전해질 연료전지(PEMFC)'를 자동차 운전중과 동일하게 전기 생성 반응이 일어나도록 한 뒤 중성자 영상법을 통해 전지 내부에서 일어나는 현상들을 실시간으로 관찰할 수 있다.

고분자 전해질 연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응을 통해 전기를 발생시키는 연료전지의 일종으로, 연료의 화학에너지를 열에너지로 변환하지 않고 직접 전기에너지로 변환시키므로 효율이 매우 놓고 공해가 거의 없다.

하지만 전기 생성 과정에서 발생되는 물의 양이 너무 많거나 너무 적을 경우 성능이 급격히 떨어지는 등 성능 향상을 위해서는 까다로운 물 관리가 필수적이다.

이 장치를 통해 생성된 중성자 영상은 연료전지 내부의 물의 양과 분포를 정확하게 볼 수 있어 수소-산소 비율 최적화, 수소-산소 주입시 가습량, 온도 및 압력 변화 등을 통한 연료전지의 성능 향상과 설계 개선에 기여할 전망이다.


원자력연 심철무 책임연구원은 "고분자 전해질 연료전지는 최근 친환경 자동차로 각광받고 있는 하이브리드 자동차의 뒤를 이을 수소 연료전지 자동차의 핵심기술"이라며 "하나로에 설치된 '수소 연료전지 실증장치’를 통해 차세대 연료전지 기술 개발에 나설 계획"이라고 밝혔다.

▲ 중성자 영상법을 이용한 성능 검증을 위해 하나로 중성자영상장치(NRF) 내부에 설치된 수소연료전지