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강원대 연구팀, 신 연료전지 개발 성공
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강원대 연구팀, 신 연료전지 개발 성공
  • 남주현 기자
  • 댓글 0
  • 승인 2021.09.16 00:01
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가볍고 구부릴 수 있는 새로운 수소 연료전지 개발
제어계측공학전공 학술동아리 발명 경진대회 대상

강원대학교는 공학대학 에너지공학부 조용훈 교수 연구팀(수소산업연구추진단)이 가볍고 구부릴 수 있는 ‘3차원 빨대 모양의 고분자 전해질막 연료전지(PEFMC) 스택’을 개발했다고 15일 밝혔다.

이번 연구결과는 미국화학회(ACS)에서 발행하는 에너지 분야 세계적 학술지 온라인판(8월 19일자)에 실렸다.

 

강원대 공학대학 에너지공학부 조용훈 교수 (사진=강원대 제공)
강원대 공학대학 에너지공학부 조용훈 교수 (사진=강원대 제공)

▶강원대 가볍고 구부릴 수 있는 수소 연료전지 개발

수소를 활용한 연료전지는 수소(H2)와 공기 속 산소(O2)의 전기화학 반응을 통해 전기를 생산하는 장치다. 이 연료전지는 반응 결과물로 전기에너지와 물(H2O)만 생성해 오염물질을 배출하지 않는 친환경 미래 에너지로 주목받고 있다.

조 교수 연구팀이 개발한 연료전지는 기존 연료전지보다 단순화된 부품과 구조로, 가벼운 무게와 다양한 모양을 구성할 수 있다.

특히 높은 에너지 밀도를 갖고 있어 발전소, 수소 자동차 등 대량의 에너지가 필요한 곳뿐만 아니라 스마트폰, 노트북, 드론과 같은 휴대용 소형 전자기기에도 활용이 가능한 장점이 있다.

기존의 연료전지는 전지 내부에 균일한 압력을 전달하는 양쪽의 끝판, 수소와 산소가 섞이지 않게 하는 분리판, 막전극접합체(MEA) 등으로 구성되어 있다. 이중 전체 무게의 약 80%를 차지하는 양쪽 끝판과 분리판으로 인해 경량화에 한계가 있었다.

조 교수 연구팀은 원추형 유닛을 종이컵과 같이 쌓아 올리는 빨대 모양의 연료전지 설계를 통해 양쪽 끝판을 제거하고 분리판의 역할을 축소해 연료전지의 경량화 방법을 고안해냈다. 이 방법을 통해 무게를 60% 이하로 줄이는 데 성공했다.

 

강원대 조용훈 교수 연구팀이 개발한 수소 연료전지 모식도 (사진=강원대학교 제공)
강원대 조용훈 교수 연구팀이 개발한 수소 연료전지 모식도 (사진=강원대학교 제공)

또 새로 개발된 연료전지는 원추형 역 트러스 디자인 종이접기를 통해 구부러지는 빨대처럼 자유자재로 줄이거나 늘일 수 있다.

조용훈 교수는 “새로운 연료전지 구조는 고분자 전해질막 연료전지뿐 아니라 고분자의 막전극접합체가 적용되는 전기화학 장치에 적용할 수 있다”며 “같은 원리를 적용해 수전해 등과 같은 수소 생산장치 기술 개선에도 도움이 될 것으로 기대한다”고 설명했다.

▶강원대 제어계측공학 학술동아리 발명대회 대상 수상
강원대 공학대학 제어계측공학전공 학술동아리 ‘CIE팀’(지도교수 권보규)은 최근 '20회 대한민국 청소년 발명 아이디어 경진대회'에서 3년 연속 대상을 수상했다.

 

강원대 김병묵(3학년) 학생이 '제20회 대한민국 청소년 발명 아이디어 경진대회'에서 대상을 수상했다. (사진=강원대 제공)
강원대 김병묵(3학년) 학생이 '제20회 대한민국 청소년 발명 아이디어 경진대회'에서 대상을 수상했다. (사진=강원대 제공)

김병묵(3학년) 학생은 ‘버스 창문 파괴용 망치의 산소캡’이라는 작품을 출품해 ‘대상(고용노동부장관상)’을 받았다. 출품작은 사회적 방재 안전 문제 해결에 대한 창의성과 기술성에서 높은 평가를 받았다.

강원대 제어계측공학전공 CIE팀은 이 대회에서 3년 연속 대상 수상으로, 국내 최고의 발명 학술동아리 평가를 받았다.

또 함께 대회에 참가한 이청현(4학년) 학생은 ‘금상(특허청장상)’, 허재(3학년) 학생의 경우 ‘동상(한국발명진흥회장상)’, 변동환(3학년) 학생은 ‘입선’ 등을 각각 수상했다.

수상 학생들은 “제어계측공학전공에서 배운 전기, 전자, 컴퓨터 분야 등 다양한 전공지식과 ‘CIE팀’ 활동을 통해 쌓은 경험을 통해 실질적인 문제 해결능력을 익힐 수 있었다”며 “이번 대회에 제출한 아이디어를 고도화하고 사람들에게 도움이 되는 기술을 연구·개발하는 인재로 성장하고 싶다”고 소감을 말했다.

[남주현 기자 nam01@mstoday.co.kr]

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