차세대 에너지원으로 주목받고 있는 고체산화물 연료전지의 성능을 획기적으로 높일 수 있는 기술이 개발됐다. 한국에너지기술연구원은 최윤석 박사가 한국과학기술원(KAIST) 정우철 교수, 부산대 박범경 교수 연구팀과 공동으로 4분 만에 고체산화물 연료전지의 성능을 3배로 높일 수 있는 촉매 코팅 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 연료전지는 수소를 활용해 전기를 생산하는 전지로, 이산화탄소를 배출하지 않아 친환경 에너지원으로 불린다. 그중 고체산화물 연료전지는 수소 이외에도 천연가스, 암모니아 등 다양한 연료로부터 전기에너지를 생산할 수 있는 데다 발전 효율도 높아 활발하게 연구되고 있다. 고체산화물 연료전지의 성능은 공기극(양극)에서 일어나는 산소환원반응에 의해 결정된다. 연료극(음극)에서 일어나는 반응에 비해 공기극의 반응 속도가 느리다는 한계 때문에 활성이 높은 공기극 소재를 개발하기 위한 연구가 시도되고 있지만, 아직은 화학적 안정성이 부족한 실정이다. 연구팀은 산업계에서 널리 사용되는 공기극 소재인 'LSM-YSZ 복합전극'(망간 기반 페로브스카이트 촉매(LSM)와 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ)로 구성된 복합전극)의 표면에 ㎚(나노미터·10억분의 1ｍ
SK에코플랜트가 아일랜드의 신규 데이터센터에 고체산화물 연료전지(SOFC) 공급을 추진한다. SK에코플랜트는 지난 2일 서울 종로구 본사에서 아일랜드의 발전·신재생에너지 전문 개발사인 럼클룬에너지와 신규 데이터센터 연료전지 공급을 위한 업무협약을 체결했다고 5일 밝혔다. 이번 협약에는 태양광과 수소, 에너지저장장치(ESS) 등 신재생에너지 관련 협력에 대한 내용도 담겼다. 이에 따라 SK에코플랜트는 럼클룬에너지와 함께 아일랜드 수도 더블린에서 서쪽으로 약 80㎞ 떨어진 캐슬로스트 지역에 조성되는 데이터센터의 전력 공급원으로 연료전지를 도입하기로 했다. SK에코플랜트는 단순 시공을 넘어 사업개발과 지분 투자, 파이낸싱, 연료전지 설계·조달·시공(EPC) 등을 담당할 계획이다. 아울러 이번 협력을 바탕으로 유럽의 데이터센터 전력공급 시스템과 신재생에너지 시장 진출을 모색할 방침이다. 이번 협약식에는 박경일 SK에코플랜트 사장과 나이젤 림스 럼클룬에너지 대표, 사이먼 코브니 아일랜드 기업통상고용부 장관 등이 참석했다. 사이먼 코브니 장관은 "아일랜드에 연료전지를 전력 공급원으로 하는 데이터센터가 건설된다면 유럽에선 최초 사례가 된다"며 "유럽 최초의 연료전지 기반
SK에코플랜트는 중국 GDS사가 싱가포르에 구축하는 데이터센터에 전력공급 시스템으로 고체산화물 연료전지(SOFC)를 공급·설치하는 사업을 수주했다고 4일 밝혔다. 이번 협력은 SK에코플랜트와 GDS가 지난해 8월 체결한 '연료전지 연계 데이터센터 사업개발을 위한 협약'에 따라 이뤄졌다. GDS는 상하이에 본사를 둔 중국 최대 데이터센터 개발·운영 기업이다. 싱가포르 데이터센터에 SOFC가 적용되는 것은 이번이 처음이다. 신재생에너지 활성화를 통해 지속가능한 발전을 도모하겠다는 양사의 의지가 반영됐다. SK에코플랜트는 GDS의 싱가포르 데이터센터에 연료전지 공급을 비롯해 연료전지 전체 패키지 설계·조달·시공(EPC) 업무를 도맡는다. 이번에 공급되는 SOFC는 3세대 연료전지로, 현존하는 연료전지 기술 중 발전효율이 가장 높다. SOFC는 좁은 부지에서도 고효율 전력 생산이 가능하고, 환경에 구애받지 않고 24시간 전력 생산이 가능하다. GDS는 SK에코플랜트와 협력해 SOFC를 도입하는 것은 물론 향후 재생에너지를 통해 만들어진 그린수소를 직접 연료로 사용하는 방안도 검토 중이다. SK에코플랜트는 이번 협력이 싱가포르 데이터센터 시장에 연료전지 기반 전력공급
유니마이크론 부지에 설치된 연료전지 시스템 ‘에너지 서버’ 운전 개시 이번 준공식 통해 ‘거점 확대’ 이뤄...아시아 지역 네 번째 구축 사례 블룸에너지가 대만 반도체 기판 업체 유니마이크론 생산부지에 ‘에너지 서버(Energy Server)’를 설치하고 준공식을 개최했다. 이번 준공식은 양사가 지난해 12월에 체결한 10MW 규모 연료전지 시스템 공급 계약 중 1단계에 해당하는 600kW 규모 연료전지 시스템 공급 일환이다. 이번에 준공이 완료된 에너지 서버는 유니마이크론 부지 내 주차장에 소규모 전력공급 시스템인 마이크로그리드(Microgrid) 형태로 설치돼 청정실 및 상시 전력 유지가 요구되는 구역에 전력을 공급한다. 팀 슈와이커트(Tim Schweikert) 블룸에너지 글로벌 영업 부문 총괄은 “블룸에너지가 이번 준공식을 톻해 대만 시장에서의 사업 첫 포문을 열게 돼 기쁘다”고 소감을 말했다. 이어 “이번 대만 프로젝트는 블룸에너지가 빠른 시간 내 안정적 전력 공급을 요구하는 고객 니즈를 충족한 사례”라며 “앞으로 전력 수요가 급증할 것으로 예상되는 아시아 국가의 청정에너지 전환을 적극 지원할 것”이라고 덧붙였다. 블룸에너지는 향후 유니마이크론에 연
SK에코플랜트·블룸에너지·블룸SK퓨얼셀과 협약 한국남부발전(KPSPO)이 연료전지 기자재 국산화에 나선다. 남부발전은 17일 서울 종로구 SK에코플랜트 본사에서 SK에코플랜트, 블룸에너지, 블룸SK퓨얼셀 등 고체 산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) 제조사와 업무협약을 맺었다. 협약에 따라 이들 기업은 연료전지 기자재 공급망의 국산화 비중을 높이는 데 힘을 모은다. 국내 중소기업이 국내 뿐만 아니라 해외 생산을 위한 공급자가 될 수 있도록 지원도 함께한다. 남부발전은 협약기업과 고체 산화물 연료전지 부품 공급이 가능한 국내업체를 공동으로 발굴해 연관 산업 육성에도 나선다. 발굴된 중소기업은 국내 납품실적을 바탕으로 향후 해외사업 진출도 가능할 것으로 기대하고 있다. 남부발전 측은 "이번 협약을 통해 국내 연료전지 산업 발전을 위한 초석을 마련했다"라며 "중소기업의 연료전지 기자재 기술경쟁력 강화와 판로 개척을 위해 노력하겠다"라고 말했다. 헬로티 김진희 기자 |
나노입자 산화물 촉매 제조공정 시간 80% 단축시킨 대면적 공기극 기술 개발 반복적인 열처리 없이 초음파분무 습식침투 공정으로 산화물 촉매 나노입자층 제조 한국에너지기술연구원이 고온에너지전환연구실 이승복, 홍종은 박사 연구진이 고체산화물 연료전지의 성능과 내구성은 유지하면서, 기존 습식침투공정 대비 공정시간은 1/5 수준으로 단축시키는 공기극 제조 기술을 개발했다고 밝혔다. 고체산화물 연료전지(SOFC)는 산소 또는 수소 이온을 투과시킬 수 있는 고체산화물(산화지르코늄(ZrO₂)이나 세리아(CeO₂) 등)을 전해질로 사용하는 연료전지로, 600~1,000℃의 고온에서 작동해 기존 연료전지 중 전력 변환효율이 60% 이상으로 가장 높고 LNG·암모니아·메탄올 등 다양한 연료의 사용이 가능해 분산발전·건물용·가정용 등 적용분야가 다양하다. 연구진이 개발한 기술은 초음파분무 습식침투 공정에 요소(urea) 첨가제를 사용한 용액을 이용한 기법이다. 이 기술로 기존 습식침투공정의 단점인 반복적인 하소 공정을 최종 단계에서 1회만 실시하도록 공정을 단축키면서 조성과 미세구조가 균일한 나노입자 공기극 층을 대면적으로 형성해 상용 수준의 성능과 장기 안정성을 구현했다. 고
SK에코플랜트가 고체산화물 수전해기(Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC)를 활용해 이산화탄소 배출 없이 물에서 수소를 분리해 내는 친환경 수소 생산 실증에 성공했다. SK에코플랜트는 미국 블룸에너지, 블룸SK퓨얼셀(SK에코플랜트와 블룸에너지의 합작법인)과 함께 경북 구미에 위치한 블룸SK퓨얼셀 제조공장 내 130kW 규모 SOEC 설비를 구축하고 본격적인 친환경 수소 시험생산에 돌입했다. 수전해는 전기로 물을 분해해 산소와 수소를 생산하는 기술이다. 이번 실증에는 일반 전기를 사용했지만 향후 태양광, 풍력 등으로 생산된 재생에너지를 활용할 경우 전 과정에서 탄소 배출이 전혀 없는 그린수소 생산이 가능하게 된다. SOEC는 수소 생산 효율이 뛰어나 차세대 혁신 기술로 각광받고 있지만 기술 진입장벽이 높아 국내에서는 알카라인 및 고분자전해질 수전해 방식에 비해 상대적으로 개발이 뒤쳐진 상태였다. 이런 상황에서 3사가 SOEC 실증에 성공함으로써 그린수소 생산에 한 발짝 더 다가설 수 있게 됐다. SK에코플랜트는 이번 구미공장 실증사업 외에 국내에서 추가적인 실증사업을 진행해 SOEC 기술을 더욱 고도화할 계획이다. 또 블룸에너지와 S
헬로티 이동재 기자 | 국내 연구진이 고체산화물 연료전지의 핵심인 고성능 촉매를 새롭게 개발했다. 연구를 수행한 대학은 연료를 가리지 않고 전기를 생산하는 고체산화물 연료전지의 상용화가 한걸음 더 가까워졌다고 자평했다. UNIST가 에너지화학공학과 김건태 교수 연구팀이 고성능 복합 용출 촉매를 개발했다고 12일 밝혔다. 용출은 촉매 입자 내부의 금속 나노입자가 표면으로 올라오는 현상으로, 표면으로 올라온 철 나노입자는 촉매 성능을 높이고, 촉매끼리 뭉치는 문제도 막는 역할을 한다. 연료전지는 수소나 탄화수소만으로 물과 전기를 만드는 친환경 발전장치다. 특히 고체산화물 연료전지는 생산이 까다로운 수소 대신 탄화수소를 쓸 수 있고, 발생된 폐열도 재활용할 수 있다는 장점이 있다. 연료전지는 탄화수소와 산소 간 화학반응을 촉진하는 촉매가 그 성능을 결정하는 만큼, 고성능 촉매의 개발이 필수적이다. 용출이 가능한 촉매는 망간 금속계와 철 금속계로 나뉘는데 철 금속계 자체의 성능은 망간 금속계에 비해 뛰어나지만 철 입자를 용출시키는 것이 어려웠다. 김 교수팀은 기존 용출 촉매보다 철 나노 입자가 촉매 표면에 더 작고 균일하게 올라올 수 있는 촉매를 개발했다. 연구팀은
헬로티 조상록 기자 | 두산퓨얼셀과 SK에코플랜트는 국내 대표적인 수소 연료전지 제조 기업이다. 역사나 구축 규모로 본다면 두산퓨얼셀이 우세하지만 최근 구축 실적으로 본다면 SK에코플랜트가 앞선다. 더욱이 SK에코플랜트는 차세대 수소 연료전지 방식인 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)를 주력으로 하고 있어, 1세대 수소 연료전지 방식인 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC)가 주력인 두산퓨얼셀보다 유리하다는 평가도 있다. 이러한 가운데 최근 두 기업이 수소 연료전지 발전소 구축에 박차를 가하고 있어 수소경제 활성화에 더욱 속도가 붙을 것으로 기대된다. 두산퓨얼셀, 인천 지역에 약 130MW 공급 지난 10월 26일 인천시 신인천빛드림본부에서 ‘신인천빛드림 수소연료전지발전소’ 준공식이 개최됐다. 이 발전소는 한국남부발전의 구축 사업으로 총 발전 용량은 78.96MW이다. 세계 최대 규모다. 두산퓨얼셀은 2단계부터 4단계 사업에 참여해, 440kW 연료전지 134대(총 용량 58.96MW)를 이 발전소에 공급했다. 또한 장기유지보수도 담당하게 된다. 신인천빛드림 수소연료전지발전소에서는 연간
헬로티 조상록 기자 | 현재 수소 산업에서 시장을 이끄는 핵심 분야 중 하나는 수소 연료전지입니다. 이번 [상장마켓]에서는 국내 주요 수소 연료전지 기업을 다뤄볼까 합니다. 다루는 기업은 두산퓨얼셀, 에스퓨얼셀, 미코입니다. * SK에코플랜트, 현대차 등도 수소 연료전지 기업입니다. SK에코플랜트는 아직 비상장 기업이어서 제외시켰습니다. 현대차는 수소 연료전지뿐만 아니라 수소 생산, 저장(충전소), 운송, 수소전기차까지 수소 생태계를 구축하고 있기 때문에 나중에 별도로 다루겠습니다. 한국은 수소 생태계 조성에 어느 국가보다 열심입니다. 정부가 제시한 수소경제 활성화 로드맵에서는 2040년까지 526만 톤의 수소를 3,000원/kg 수준으로 보급한다는 목표를 제시하고 있습니다. 수소 에너지는 장점이 많습니다. 우선 친환경적이기 때문에 전세계적으로 진행되는 탄소중립 실현(그린 수소 방식인 경우)에 적합합니다. 그린 수소는 태양광, 풍력과 같은 신재생에너지를 이용해 수전해 방식으로 생산한 수소를 말하며, 이 경우 온실가스 배출이 '0'이 됩니다. △천연가스에서 수소를 추출하는 방식으로 수소 생산 과정에서 온실가스가 배출되는 그레이 수소 △그레이 수
헬로티 조상록 기자 | 한국수력원자력(이하 한수원)이 10월 13일 경기도 일산 킨텍스에서 SK에코플랜트, 블룸에너지, 블룸SK퓨얼셀과 ‘고체산화물 연료전지(SOFC) 국산화 협력 MOU’를 체결했다. 이번 협약으로 SOFC 주요품목 국산화를 위해 △한수원은 중소기업 협력과제 지원 △SK에코플랜트는 국산화 개발품 국내사업 활용 △블룸에너지는 기술개발 지원 △블룸SK퓨얼셀은 국내사 발굴 및 생산지원을 각각 맡게 된다. 이들 기관의 협력을 통해 SOFC의 전력 생산 장치인 셀과 스택의 핵심부품을 국산화 품목에 추가해 국내 유망 중소기업 발굴, 기술지원 및 국산품 개발 등 국산화 시기가 앞당겨질 것으로 기대된다. 연료전지발전은 연소가 아닌 화학반응을 이용한 발전방식으로 주변 환경에 미치는 영향이 적어 미래지향적인 발전원으로 각광받고 있다. 특히, 고체산화물 연료전지는 고온에서 작동하기 때문에 백금과 같은 고가의 귀금속 전극촉매가 필요하지 않고 전해질 손실이나 보충도 필요 없다. 또, 전지 부식 문제는 없으면서도 발전효율은 높다는 장점이 있다. 하지만, 이러한 장점에도 불구하고 외산 기자재라는 한계 때문에 대내외적으로 설비도입에 많은 어려움이 있었다. 정재훈 한수원
헬로티 이동재 기자 | 광주과학기술원(이하 GIST) 기계공학부 강상규 교수 연구팀은 높은 시스템 전기효율을 갖는 캐스케이드 고체산화물 연료전지 시스템을 개발하고 주요 운전조건인 전류밀도, 외부개질율, 증기/탄소 비율이 스택 및 시스템의 전기효율에 미치는 영향을 규명했다. 고체산화물 연료전지 시스템은 다른 연료전지에 비해 높은 시스템 전기효율과 폐열 활용 등 장점이 있어 발전용 연료전지 시스템으로 주목받고 있다. 시스템의 전기효율을 높이기 위해서는 스택의 연료이용률을 증가시켜야 하지만 핵심소재의 내구성 문제로 인해 그 한계가 있다. 시스템 연료이용률을 높이기 위해 양극 재순환 고체산화물 연료전지 시스템이 개발되었지만, 이를 구현하기 위해 사용되는 송풍기 또는 이젝터는 시스템의 비용 증가를 초래하여 연료전지 시스템의 상용화가 지체되고 있다. 본 연구팀은 캐스케이드 구성의 연료전지 시스템의 우수성을 정량적으로 비교‧분석하기 위해 수치해석 기반의 싱글스테이지 시스템, 연료극 배가스 재순환 시스템, 그리고 캐스케이드 시스템의 열역학 모델을 개발하고, 주요 운전조건인 전류밀도, 외부개질율, 그리고 증기/탄소 비율 변화에 따른 각 시스템 전기효율을 파악했다. 그 결과,
헬로티 조상록 기자 | 삼성중공업이 연료전지로 운항하는 LNG 운반선을 개발했다. 삼성중공업은 미국 블룸에너지社와 공동으로 선박용 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)로 추진하는 LNG 운반선 개발에 성공하고 노르웨이-독일 선급인 DNV로부터 기본 설계 승인(AIP)을 획득했다고 7월 1일 밝혔다. 삼성중공업이 개발한 연료전지 추진 LNG 운반선은 자연 기화되는 LNG를 활용한 SOFC로 선박 추진 엔진을 대체함으로써 내연기관은 물론 오일을 이용하는 각종 장치가 필요 없는 혁신적 방식이다. 따라서 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 등 유해물질이 발생하지 않고, 온실가스(CO2)도 크게 감축시킬 수 있어 강화되고 있는 환경 규제에 효과적으로 대응할 수 있는 친환경 선박으로 평가받고 있다. 삼성중공업은 앞서 2019년 9월, DNV로부터 연료전지 적용 원유운반선 기본 설계 승인을 받은 데 이어 2020년 7월에는 블룸에너지社와 공동개발 업무 협약을 체결한 바 있다. 삼성중공업은 거제조선소에 구축한 LNG 실증 설비에서 실증 테스트를 진행할 예정이며 글로벌 선주사를 대상으로 본격적인 마케팅에 나설 계획이다. 정호현 삼성중공업
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