수소차 연료전지 핵심물질 국내연구진에 의해 개발

한국화학연구원 '전해질 PFSA' 원천기술 확보
김명화 기자 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2018-09-17 10:30:25
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수소차 연료전지의 핵심 물질이 국내 연구진에 의해 처음 개발됐다.

 

▲ 과불소계 설폰산 이오노머를 만들기 위한 핵심 단량체 제조기술과 중합 원천공정 설명도 <사진=한국화학연구원 제공>
한국화학연구원은 박인준·소원욱·손은호 박사팀이 상명대 박진수·단국대 이창현 교수팀 등과 함께 수소자동차 연료전지 핵심 재료인 전해질 물질을 국내에서 처음 개발했다고 17일 밝혔다.

수소자동차는 수소와 산소 간 화학적 반응에 따라 물을 배출하고 전기를 생성하는 연료전지의 힘으로 움직인다. 연료전지 내 수소를 통과시켜 산소와 반응을 일으키게 하는 분리막과 전해질 물질이 구동 기술의 핵심이다.

▲ PFSA 이오노머
분리막과 전해질 종류에는 여러 가지가 있다. 현재 가장 성능이 좋은 것은 구멍이 많은 분리막 소재 공간에 '과불소계 설폰산 이오노머'(Perfluorinated Sulfuric Acid Ionomer·PFSA) 전해질을 투입하는 형태가 유일하다.

이 물질을 만들 수 있는 기술은 복잡하고 까다로워 세계에서 몇 개 기업만 보유하고 있다.

 

PFSA를 만들기 위해서는 기초 원료에서부터 9단계의 공정을 설계·운영해야 한다. 전 공정이 적은 양의 수분도 용납하지 않는 민감한 무 수분 공정이다. 그간 PFSA 기술 관련 시장은 글로벌 기업 듀폰에서 점유했다.

 

화학연구원 연구팀은 30여년간 축적한 불소계 화합물 제조 기술 역량을 바탕으로 9단계 공정 전부를 국산화했다. 3년간의 노력에 따른 성과다.

기초 원료 물질 제조기술, 원료 물질로부터 PFSA 전 단계 물질인 단량체를 합성하는 공정, 불소 고분자를 중합하는 공정, 최종 결과물로 변환하는 공정 등을 모두 포함한다.

연구책임자인 박인준 박사는 "PFSA 제조공정은 모든 유기 불소산업 기술이 융합돼야 한다"며 "기술 수입이 불가능해 제품만 수입하던 실정에서, 이젠 우리나라가 친환경 수소자동차와 불소산업 분야 선도국으로 발돋움할 수 있는 계기를 마련한 것"이라고 말했다.

 

한편 수소자동차는 환경오염 물질을 배출하지 않아 자동차가 최종적으로 지향해야 할 모델로 꼽힌다.

[환경미디어= 김명화 기자]

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