고려대, '잉크젯 공정'으로 차세대 수소 연료전지 인쇄 기술 개발

[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 고려대학교는 기계공학부 심준형 교수 연구팀이 프린터로 인쇄하듯 수소전지를 제작할 수 있는 새로운 생산 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

로봇이나 드론 등 고전력 미래 모빌리티의 에너지원으로 '수소 연료전지'가 주목받으면서, 이를 친환경 '그린 수소'로 전환하는 일이 글로벌 에너지 산업의 주요 과제로 부상했다.

기존 연료전지 및 수전해 셀 제작에는 '스크린 프린팅'이나 '슬롯다이 코팅' 방식이 주로 사용됐다. 이로 인해 친환경 에너지로 전환하려는 과정에서 그 재료나 구조가 바뀔 경우, 설비 자체를 변경해야 하는 한계가 있었다.

연구진은 이러한 문제를 해결하고자 동일한 장비에서 다양한 소재와 형상을 자유롭게 구현할 수 있는 '잉크젯 프린팅' 공정을 수소 에너지 분야에 접목했다.

아울러 해당 공정을 활용해 연료전지 및 수전해 수소 생산 장치의 핵심 부품이자 친환경 에너지 변환장치인 '프로톤 세라믹 전기화학 셀(PCEC·Protonic Ceramic Electrochemical Cell)'의 전 소재를 인쇄 방식으로 제작하는 데 성공했다.

특히 제작된 장치는 98% 이상의 고순도 수소를 생산하고, 약 80% 이상의 높은 에너지 변환 효율을 달성했다. 이러한 성능은 수소이온 전도 세라믹 기반 구조를 적용함으로써 가능했다.

심 교수는 "잉크젯 프린팅 기술을 활용하면 핵심 부품인 셀을 인쇄하듯 설계하고 제작할 수 있어 연료전지와 수전해 수소 생산 시스템 개발의 속도를 획기적으로 높일 수 있다"며 "향후 재료 조합과 구조를 자동으로 최적화하는 스마트 제조 플랫폼으로 발전시키는 것이 목표"라고 밝혔다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 '미래수소원천기술개발사업'의 지원을 받아 수행됐으며, 국제 학술지 '화학공학저널(Chemical Engineering Journal)'에 지난 1일 게재됐다.


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