화학연구원-㈜켐트로스, 수소차 연료전지 핵심소재 국산화 돌입

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국화학연구원이 민간기업 ㈜켐트로스와 손잡고 전량 수입에 의존하던 수소차 연료전지의 핵심소재 국산화에 나선다.

화학연구원은 16일 연구원 회의실에서 켐트로스와 수소차 연료전지의 전해질 막인 '과불화술폰산 이오노머(PFSA)'를 국산화하기 위한 기술이전 계약을 체결했다고 밝혔다.
 
PFSA(Perfluorosulfonic acid)는 전체가 불화탄소(C·F)로 된 구성된 고분자로, 수소이온(H+) 전달 역할을 하는 소재다.

이날 행사에는 화학연구원 이미혜 원장, 윤성철 화학소재연부본부장, 손은호 계면재료화학공정연구센터장, 박인준 책임연구원(연구책임자), ㈜켐트로스 이동훈 대표이사, 곽주호 연구소장, 전상현 상무, 진유식 부장 등 관계자 10여명이 참석했다.

 과불화술폰산 이오노머는 수소차, 에너지 저장장치(ESS), 소규모 발전설비인 분산전원, 전기분해장치인 전해조 등에 사용된다.

 수소차는 연료전지에서 수소와 산소의 화학적 반응으로 물이 배출되고 전기가 생성되는 원리로 움직이기 때문에 연료전지 내 수소이온을 통과시켜 산소와 반응을 일으키게 하는 전해질 막이 중요하다.

 전해질 막인 과불화술폰산 이오노머(PFSA) 제조공정은 불소화학의 모든 기술이 집약된 기술로 수분, 온도, 폭발성 등 여러 민감한 변수가 있고 제조 공정이 매우 까다롭고 길어 일부 글로벌 기업만 제조할 수 있다. 현재 국내에서는 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다.
     
화학연 '불소화학소재공정 국가연구실(19F-N-LAB)'은 30년 이상 축적한 불소 화합물 연구역량을 바탕으로 지난 2018년 국내 최초로 과불화술폰산 이오노머 합성기술을 개발한 뒤 상업화를 위한 생산 공정연구를 지속해 왔다.

 이를 통해 화학연은 과불화술폰산 이오노머의 기초원료 제조공정, 단량체로부터 과불화술폰산 이오노머 제조공정 등 상업화에 필요한 제조공정 총 9단계를 최적화해 이번에 켐트로스에 기술이전했다.

화학연은 현재 켐트로스와 함께 2022년 상반기 생산 개시를 목표로 100t/년 규모의 상업생산공장 설계 및 건설, 시제품의 장기 안정성 평가 등을 추진하고 있다. 이는  승용차 1㎏ 사용량 기준으로 연 10만대에 활용할 수 있는 규모다.
 
수소차는 환경오염 물질을 배출하지 않아 탄소중립을 실현할 수 있는 차세대 운송 수단 중 하나로 꼽혀 정부에서도 수소차 산업을 육성할 예정으로 수소경제활성화 로드맵에 따라 우리나라 수소차 생산 규모는 연간 2022년 8만1000대대, 2040년 620만대로 확대될 예정이다.

화학연 이미혜 원장은 "과불화술폰산 이오노머의 제조와 활용기술은 수소차, 에너지저장장치 등 다양한 곳에 쓰일 수 있어 국가전략산업인 그린뉴딜 및 수소산업 발전, 탄소중립 실현에 기여할 수 있다"며 "특히 소부장의 핵심소재로 그동안 일본 등 해외에서 전량 수입해온 소재를 국산화해 관련 산업을 육성할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

 박인준 연구책임자는 "PFSA 제조 공정은 진입장벽이 높아 미국, 일본, 벨기에 등 단 몇 개 선진국가만 보유하고 있다. 이를 국내 독자 기술로 개발해 의미가 있으며 향후 상용화가 잘 진행될 수 있도록 기업과 후속 연구를 진행하겠다"고 강조했다.


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