연료전지란 무엇인가

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펑운 봉
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로정의되며소용량에서는종래의전지와는다르게외부에서연료와공기를공급하여연속적으로전기를생산하며, 대용량에서는기존의발전기술 ( 연료의연소 증기발생 터빈구동 반전기구동 ) 과는달리연소과정이나구동장치가없으므로효율이높을뿐만아니라환경문제 ( 대기오염, 진동, 소음등 )

1 1. 연료전지란? 연료전지는연료 ( LNG, LPG, Methanol, Gasoline 등 ) 및공기 ( O2 ) 의화학에너지를전기화학적반응에의해전기에너지 ( 직류전류 ) 및열을생산하는능력을갖는전지 ( Cell ) 로정의되며소용량에서는종래의전지와는다르게외부에서연료와공기를공급하여연속적으로전기를생산하며, 대용량에서는기존의발전기술 ( 연료의연소 증기발생 터빈구동 반전기구동 ) 과는달리연소과정이나구동장치가없으므로효율이높을뿐만아니라환경문제 ( 대기오염, 진동, 소음등 ) 를유발하지않는새로운개념의발전기술이다. 1) 연료전지의기본개념 Anode : H2-2H+ + 2e- Cathode : O2 + 2H+ + 2e- - H2O Overall : H2 + O2 - H2O + 전류 + 열 위의그림에서보는바와같이수소는 Anode를통과하고산소는 Cathode를통과한다. 수소는전기화학적으로산소와반응하여물을생성하면서전극에전류를발생시킨다. 전자가전해질을통과하면서직류전력이발생하며열도부수적으로생산된다. 직류전류는직류전동기의동력으로사용되거나인버터에의해교류전류로바꾸어사용된다. 연료전지에서발생된열은개질을위한증기를발생시키거나냉난방열로사용될수있으며, 사용되지않을경우에는배기열로배출된다

2 2) STACK 구조 3) 발전플랜트구조

3 2. 연료전지의종류, 특성및개발현황 운전온도 ( ) 발전효율 (%) 전해질 촉 매 AFC (Alkali Fuel Cell) MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell) SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) PEFC (Polymer Electrolyte Fuel Cell) DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) 수산화칼륨 ( 액체 ) Platinum on Carbon Lithium or Potassium Carbonate ( 액체 ) 용융탄산염 (Li2CO3- K2CO3) 니켈또는니켈화합물 주연료 수소 천연가스, LPG, 석탄가스 용 도 개발기업 특수목적 ( 우주선전원, 잠수함 ) IFC 분산형열병합대형발전소수 MW 급 IFC, ERC, M-C Power, IHI, 히타치제작소, 미쯔비시전기 인산 ( 액체 ) 인산 (H3PO4) Platinum on PTFE/Carbon 천연가스메탄올 현지설치 / 분산형열병합소규모발전소수송용병원, 호텔, 버스 MW급이하 IFC/ONSI, 후지전기, 토요전기, 산요전기, 미쯔비시전기, NTT Yttria- Stabilized Zirconia ( 고체 ) 니켈 / Zirconia cermet 천연가스석탄가스 분산형열병합대형발전소수 MW 급 Westinghouse, Ztek Allied Signal, ABB, 마쯔시다정공, 후지, 산요전기 Polymer Membrane 이온 (H+) 전도성고분자막 Platinum on Carbon 수소메탄올 수송용분산형휴대용발전기교통수단 ( 승용차, 버스, 선박등 ) IFC, Energy Partner, Electrochem, Dow chem., 미쯔비시전기, 산요, 카세이케이칼, Polymer Membrane 이온 (H+) 전도성고분자막 Pt-Ru or Pt/C 수소메탄올 소형수송용 < 특징 > 1) 고효율 : 발전효율 %, 종합효율 ( 폐열등포함 ) % 2) 에너지절감 : 연료전지사용시 % 의에너지가절감. 3) 환경친화적에너지 ( Clean Energy )

4 *. SOx 및 NOx 의배출은거의없다. *. CO2 는기존발전방식의 1/2 이하. *. 소음, 진동이거의없다. 4) 모듈구조 : 설치면적이작다. 신축, 증설용이. 수송간편. 발전소건설기간의단축. 5) 분산형전원 *. 공해가없고설치면적이작아도심지설치용이. *. 송배전설비비절감. 6) 열병합 : 배열이용하여온수, 급탕, 냉난방. 7) 다양한연료사용 : LNG, LPG, Methanol, Naphtha, 석탄가스, 경질유등 8) 발전 Scale 의자율화. 1) 알칼리형연료전지 ( AFC ) 알칼리연료전지는전해질로써수산화칼륨과같은알칼리를사용한다. 연료로서순수수소를쓰며, 산화제로써는순수산소를쓴다. 운전온도는대기압에서 이다. anode 의촉매는니켈망에은을입힌것위에백금-납을사용하고, Cathode 는니켈망에금을입힌것위에금- 백금을쓴다. 알칼리연료전지의고효율화의기본적인목적은자동차산업의전원공급용이다. 알칼리연료전지는알칼리가이산화탄소에민감하기때문에인산형연료전지의개발보다늦게개발되었다. 알칼리연료전지시스템에서수소의저장과이산화탄소의경제적인제거는알칼리연료전지의 상업화에가장중요한요소이다. 자동차의경우에알칼리연료전지가확보할수있는시장비율은 경쟁성기술에의하여영향을받을것이다. 알칼리연료전지기술전망은수소저장과대규모

5 상업화를시작하기전에유통망 (distribution) 의개량을필요로한다. 과학자들에의하여오랫동안 주장되어온수소를기초한미래자동차의경제성은알칼리연료전지의상업화를선호하게될 것이다. 2) 용융탄산염형연료전지 ( MCFC ) 용융탄산염형연료전지의전해질은낮은용융점을가지는탄화리튬과탄화포타슘의혼합물이다. 전극은다공성니켈로만든다. 전극의부식성과내구성은아직개발에중요한애로점이다. 용융탄산염형기술의산또는알칼리연료전지기술보다뚜렷한장점은일산화탄소, 이산화탄소및수소에대하여내성이있는점이다. 이것은일산화탄소와이산화탄소를분리하는공정을필요로하는다른것들보다초기투자비가낮고시스템설계가매우단순해지는결과를가져온다. 용융탄산염형연료전지의운전온도는약 650 이고, 전지스택의열로전지내부의탄화수소기체의개질을허용한다. 내부개질의장점은 30% 또는그이상의비용을감소시킨다. 용융탄산염연료전지를상업화하기전에내구성과신뢰도를개량시킬필요가있다. 운전온도가높아 정상운전되는동안용융탄산염전해질의결핍과증발로인하여양이줄어들기때문이다. 이것이 운전의안정성과현재용융탄산염형연료전지의유효수명의제한점이다. 3) 인산형연료전지 ( PAFC ) 인산형연료전지기술은 20 년이상개발되고개선되어왔고, 전기생산에비교적순수한수소 (70% 이상 ) 를요구한다. 인산형연료전지내의전극은탄소지지체의표면적위에촉매로써백금이나 백금혼합물을포함한다. 인산형연료전지의운전온도는약 200 이다. 이것은인산전해질의안정도를위하여허용하는최대값이다. 이기술로현재까지순수한발전효율은 40 50% 정도이다. 이수준보다높은효율을갖기위해서는전지와스택구성품의지속적인개발에의한종합시스템제어에의존하여야한다. 일례로인산형연료전지의반응이발열반응이므로연료전지가반응온도인 200 로유지함이

6 최적의운전조건이된다. 따라서연료전지반응시반응열을냉각시켜야하며이때생성되는 반응열을이용하면효율을 70% 이상높일수있다. 인산은저온연료전지를위한전해질로써필요한수명을가진그런유일한물질로알려져있다. 이것이낮은이온도전율을가지고있다할지라도이것의안정도는전류상태를증진시키는전지 개발에기여하였다. 인산형연료전지응용은휴대용, 자동차용및고정용전원을포함한다. *. 인산형연료전지의원리도 *. 인산형연료전지조합형무정전전원 System (1) System 개요 *. 무정전전원 System 의직류부분에 200kW 인산형연료전지의직류발전출력을직접연결하였다. *. 통상시 : 전지본체의직류발전출력을 변환기A 에서일정전압으로변환하고무정전전원 System 의직류부분에전력공급한다. 변환기B 에서직류전력을교류전력으로변환하고중요부하로우선적으로전력공급한다. 중요부하에대해연료전지의출력 ( 200kW ) 쪽이많은경우 변한기C 를중심으로계통과연계운전하고일반부하에전력공급한다.

*. 정전시 : 계통연계를정지하고연료전지로부터중요부하로의전력공급을계속한다. ( Battery 는예비설치로되고 Back Up 발전기는필요없다. ) *. 기타 : 연료전지는높은운전신뢰성의실적이있기때문에만일연료전지가정지하는경우에는계통으로부터무정전전원 System을통해중요부하로전력공급시킨다.

7 *. 정전시 : 계통연계를정지하고연료전지로부터중요부하로의전력공급을계속한다. ( Battery 는예비설치로되고 Back Up 발전기는필요없다. ) *. 기타 : 연료전지는높은운전신뢰성의실적이있기때문에만일연료전지가정지하는경우에는계통으로부터무정전전원 System을통해중요부하로전력공급시킨다. 또무정전전원 System 마저정지한경우는 By Pass Line 에순간적으로절환되어계통으로부터중요부하로직접전력공급한다. *. 특징 -. 무정전전원 System 의전력변환 Loss 를반감시킨다. -. 중요부하와일반부하의양방향으로전력공급함으로써연료전지는고효율정격운전이가능하다. -. Battery 용량의저감이가능하다. -. 폐열의유효이용에의해경제성을향상시킨다. *. 무정전전원 System 의적용성 -. 시장 : 년간 10만kVA, 400대 ( 100kVA 이상의무정전전원 System 의전국 ( 일본 ) Base 의납입실적이있다. -. 적용예 : 공장의 Process 제어용 Computer 전원, 생산 Line 전원, Office Building 의 Computer 전원등 *. 경제성 : 본 System 은전력변환 Loss 를반감함으로써연료전지를 Co-generation 해서이용하여종합 Energy 효율이높아지기때문에상당히경제적인 System 이된다. < 종래의무정전 System >

8 < 연료전지조합형무정전전원 System > 4) 고체산화물형연료전지 ( SOFC ) SOFC 의최소구성단위는단전지이다. 단전지는연료극, 공기극, 전해질의 3 종류의산화물세라믹으로구성된다. 연료인도시가스 ( CH4 ) 는연료극상에서수증기와반응하여수소 (H2 ) 와일산화탄소 ( CO ) 로개질된다. SOFC 의작동온도가 로고온이고연료극의성분인 Ni 촉매작용에의해전지내에서수증기개질 ( 내부개질 ) 을수행하는것이가능하다. 공기극에도입된공기중의산소는전해질과의계면에서해리되어산소이온 ( O2- ) 으로되고전해질중을확산하여연료극으로이동한다. 산소이온은전해질 / 연료극계면에서개질반응에의해생성된수소혹은일산화탄소와전기화학적반응하여물혹은이산화탄소를생성한다. 그대방출된전자에의해발전한다. 이와같이해서연료가갖고있는화학에너지를직접전기에너지로변환하기때문에에너지변환 Loss 가적고고효율발전이가능하다. 고체산화물형연료전지의특징은탄화수소를직접전기로변화시킬수있는데있다. 전해질은 안정화된산화이트늄으로가스가스며들지않은산이온이효율적으로접촉하고있는얇은

9 산화지르코늄층이다. Cathode 는안정된산화이트늄으로된지르코늄으로만들어졌고, anode 는 니켈 - 지르코늄세라믹합금으로만들어졌다. 고체산화물형연료전지의가장톡특한특성은운전온도는약 1000 로써매우높다는것이다. 이온도에서는수소와일산화탄소의전기화학적산화반응이일어나고촉매없이연료가개질된다. 운전온도 1000 에서금속재료의적당한열적-기계적강도를요구하기때문에가스누출방지가가장중요한애로사항이다. 세라믹재료기술의개발은고체산화물형연료전지가상업적으로발전을시작하기전에필요한기술이다. 고체산화물형연료전지는상업적으로자동차응용에연구되어지고있다. 자동차에사용하기위한이전지기술의모형화가밧데리전원공급형자동차가아닌전위밀도를요구하는것과접목시키는것이궁극적인목적이다. 발전효율이상당히높기때문에대형발전소나분산형전원또는고효율 Co-generation 기기로 해서실용화가기대되며내부개질이가능하기때문에개질기가필요없고 System 의소형화가 기대된다. 다른연료전지에비해다양한연료를사용할수있다. 5) 고분자전해질형연료전지 ( PEMFC, PEFC ) 고분자전해질형연료전지의전해질은액체가아닌고체고분자중합체 (Membrane) 로써다른연료전지와구별된다. 인산형및알칼리형연료전지시스템과비슷하게멤브레인을이용하는연료전지는촉매로써백금을사용한다. 멤브레인연료전지의개발목표는최소 1.5g/kW 의백금촉매를쓰는것이다. 이백금촉매는일산화탄소에의한부식에민감하므로일산화탄소의농도는 1000ppm 이하로유지하여야만한다. 고분자전해질형연료전지시스템의소형화는자동차응용에가장중요한역할을한다. 개발사업은인산형연료전지보다약 10 년이뒤져있지만, 인산형에비해저온에서동작되며, 출력밀도가크므로소형화가가능하며, 기술이인산형과유사하여응용기술의적용이쉽기때문에현재는고분자전해질형연료전지의이용규모가적을지라도상업화할수있다. 또저렴한재료를사용할수있으므로저 Cost 화도기대되며자동차용, 휴대발전기용, 소용량 Co-generation 용등폭넓은

용도로적용이가능하며더욱이현재몇개의시범용고분자전해질형연료전지의전원에의한 자동차는실험결과우수성이입증되어더많은연구계획을진행중에있다. a. 특징 -. 출력밀도가높기때문에소형, 경량화가가능하다. -. 저렴한재료를사용할수있으므로저 Cost 화가가능하다. _. 상온에서의발전이가능하다. b.

10 용도로적용이가능하며더욱이현재몇개의시범용고분자전해질형연료전지의전원에의한 자동차는실험결과우수성이입증되어더많은연구계획을진행중에있다. a. 특징 -. 출력밀도가높기때문에소형, 경량화가가능하다. -. 저렴한재료를사용할수있으므로저 Cost 화가가능하다. _. 상온에서의발전이가능하다. b. 가정용연료전지 Co-generation 구성 1 가정용연료전지 Co-generation 은 전기도나오는보일러 로서도시가스등을원료로전기와따뜻한물을만들어내는 Energy System 이다. 도시가스는연료처리장치에공급되어수소 Rich 가스 ( 고순도의수소 ) 로개질된다. 이수소를이용해서 PEFC 에서발전한다. 발전과동시에발생하는폐열은 의온수로서외부로보내져서온탕, 냉방을수행한다.

11 c. 가정용연료전지 Co-generation 구성 2 *. 도시가스, Methanol, 등유등의연료를개질해서수소를발생하고이수소를이용해서 PEFC 를 발전하는동시에급탕, 난방을수행하는 System. *. Energy 효율은 70-80% 의고효율을얻을수있다. *. 소형, 경량, 저 Cost 화, 고신뢰성등이우수하다. d. 가정용연료전지 Co-generation 구성 3

12 e. 가정용연료전지 Co-generation 구성 4 *. 소형고효율개질장치개발 : 탈황기, 개질기, 일산화탄소 ( CO ) 변성기, CO 제거기등으로구성. -. 탈황기 : 도시가스에는개질기의촉매등에영향을주는유황성분을포함한부취제를포함하고 있는데이를탈황기에서제거한다. -. 개질기 : 도시가스의주성분인 CH4 와수증기 ( H2O ) 를반응시켜 H2 를발생시킨다. -. CO 변성기및 CO2 제거기 : 개질기에서발생한 H2 는연료전지본체에유해한 CO 를포함하고 있으므로연료전지본체입구에서 CO 를대폭감소시킨다. *. 도시가스의주성분 CH4 와수증기 H2O 가약 700 에서반응하여 H2 발생한다. 이반응은 열이필요하기때문에가열용 Burner 를개발하여증기발생기와함께개질기를일체화시켰다. *. PEFC 에서는연료중에조금이라도 CO 가포함되어있으면전지성능이현저하게저하한다. CO 제거기에서는 H2 중의 CO 를산소와반응시켜 PEFC 에무해한이산화탄소로바꾸지만이반응에서는열을발생한다. 그러나아무리고온이라도 CO 가완전히산소와반응하지않기때문에적절한온도 ( 약 200 ) 로유지하는제어가필요하다. 본장치에서는 CO 제거기입구에서집중적으로냉각하여 CO 와산소를완전히반응시켜 PEFC 로보내지는 H2 중의 CO 농도를 10ppm 이하로유지하였다. *. PEFC 에사용되는원료에서도내 CO 성능을대폭적으로향상시킬필요가있다. *. 계통연계 Inverter 의개발 -. 전압이낮은연료전지특유의특성에적합한소형, 고효율의계통연계 Inverter 개발이필요하다. *. 연료전지로부터페열을회수하여 60 이상의온수를저장하는페열회수장치를개발했다. 가정에서사용하는 1 일분의온수 ( 약 300 Liter ) 를저장할수있다.

*. Space *. Energy 성 *. 환경성 f. 신형 Portable 연료전지 System : 비상재해시의전원, 정전작업시의전원등으로활용가능. *. 종래의인산염연료전지 ( 1kW System 비교 ) 의기술을 Base 로 PEFC 채용으로소형화 ( 약 40% ), 경향화 ( 약 39 % ), 저 Cost 화 ( 약 60 % ) 를목적으로개발.

13 *. Space *. Energy 성 *. 환경성 f. 신형 Portable 연료전지 System : 비상재해시의전원, 정전작업시의전원등으로활용가능. *. 종래의인산염연료전지 ( 1kW System 비교 ) 의기술을 Base 로 PEFC 채용으로소형화 ( 약 40% ), 경향화 ( 약 39 % ), 저 Cost 화 ( 약 60 % ) 를목적으로개발. *. Clean 및조용함을실현. ( 생성물은 H2O 만, 소음은 40dB 이하 ) *. 운전중에서도수소 Bombe 의교환이가능하며장시간연속운전을실현. ( 수소 1 Bombe : 1kW 약 3 시간발전가능 ) *. 종래는약 5-10 분정도의기동시간이필요했지만 1 분정도로단축. *. 안전성향상

g. PEFC 용고성능탈황촉매기술 *. 연료전지의연료인도시가스, 석유계연료등에포함되어있는유황은개질할때사용되는 촉매의열화를발생시키고개질 System 의수명을단축시키는원인이되므로수소제조에있어서 개질 System 의고효율화, 장수명화를추구함에있어서유황의제거는반드시필요한과제다. *. PEFC 용개질장치의하나의 Key Technology 로서고성능탈황촉매기술 ( 탈황성분을 ppb Level 까지제거가능한초고차탈황촉매기술 ) *.

14 g. PEFC 용고성능탈황촉매기술 *. 연료전지의연료인도시가스, 석유계연료등에포함되어있는유황은개질할때사용되는 촉매의열화를발생시키고개질 System 의수명을단축시키는원인이되므로수소제조에있어서 개질 System 의고효율화, 장수명화를추구함에있어서유황의제거는반드시필요한과제다. *. PEFC 용개질장치의하나의 Key Technology 로서고성능탈황촉매기술 ( 탈황성분을 ppb Level 까지제거가능한초고차탈황촉매기술 ) *. 차세대의가정용및자동차용연료전지분야의상품화의가속화, Maker 경쟁에의한저가격화 등이목적. *. 통상사용되고있는탈황방법 ( 수첨탈황촉매 + 산화아연 ) 에비해, 수소제조공정에사용하는 원료 ( 도시가스, 석유계연료등 ) 에포함되어있는극미량의유황성분을보다저농도 ( 통상의 1/1000 Level ) 까지제거가가능하다. *. 종래문제로되었던 PEFC 용의개질기등에사용되고있는촉매의열화의주요인인유황피독을 완전히방지할수있으며개질 System 의효율, 수명을대폭개선할수있기때문에 PEFC System 전체의고효율화, Cost Down 이가능하다. *. 특징 -. 유황의제거 Level 이높기때문에수소제조과정에있어서개질 System 의고효율화, 장수명화, Compact 화등이가능하다. 종래기술의유황제거 Level 이 ppm ( 1/100 만 ) 단위이하인반면에,

15 촉매기술의유황제거 Level 은 ppb ( 1/10 억 ) 단위이하까지가능하다. 또촉매량도종래기술에비해저감되므로 System 의 Compact 화가가능하다. 게다가개질과정에서탄소가발생하는것을피하기위해과잉으로필요했던수증기량을종래기술에비해약 1/2 1/3 까지저감이가능하므로 PEFC System 의고효율화, 장수명화등이가능하다. -. 도시가스 ( 천연가스 ) 뿐만아니라, LPG, Naphtha 등액상탄화수소에도대응가능하다. -. 수증기량의저감은수소제조과정에서방생한 CO2 의삭감뿐만아니라폭넓은화학분야의 수소제조에있어서 CO2 저감기술로도유망하다. < 종래의탈황법 > < 고성능탈황촉매법 >

16 h. 가정용연료전지 Co-generation 의특징 -. 가장큰특징은높은효율이다. ( 전력 : 30 35%, 온수 : 40 45%, 전체 80% 이상의효율 ) -. 종래 Co-generation 과비교해서 CO2 ( 24% ), NOx ( 56% ), 광열비 ( 19% ) 감소. i. 개질가스공급형 System 수증기개질방식과부분연소개질방식등의방식이있으며 CO 의농도를아주낮게유지할필요가 있다. ( 10 ppm 이하 ) j. 순수소공급형 System 수증기개질기에수소분리관을설치한수소분리형개질기 ( 순수소제조장치 ) 와수소저장합금 ( 순수소저장장치 ) 를구성한 System 이다. 양자를구성함으로써 PEFC 측에는기동정지성이나부하응답성이대폭적으로향상하고높은기능을실현할수있으며순수소제조장치측은안전한부하로연속운전에의한가동률이나효율의향상을기대할수있는 Merit 가있다. 하기의 System 은 0 100% 순간부하변화가가능하며 PEFC 의기동시간이수십초이내로가능하다. 이 System 은수소연료전지자동차로의수소공급을목적으로하는수소 Station 으로의전개도기대되고있으므로수소제조기술, 저장, 공급의요소기술의검증을실시해서수소 Station 으로도전개할예정이다.

6) 직접메탄올연료전지 ( DMFC ) DMFC 는메탄올을직접, 전기화학반응시켜발전하는시스템이다. 전해질은이온교환막에인산을담지시킨것이다. 작동온도는 150 로비교적저온이다. PEFC 와비교하여개질기를제거할수있으며, 시스템의간소화와부하응답성의향상이도모될수있는장점을갖고있다.

17 6) 직접메탄올연료전지 ( DMFC ) DMFC 는메탄올을직접, 전기화학반응시켜발전하는시스템이다. 전해질은이온교환막에인산을담지시킨것이다. 작동온도는 150 로비교적저온이다. PEFC 와비교하여개질기를제거할수있으며, 시스템의간소화와부하응답성의향상이도모될수있는장점을갖고있다. 그러나반응속도가낮은것이의한저출력밀도, 다량의백금촉매의사용과메탄올과산화제의 Cross Over( 고체고분자막을통과하는것 ) 등의단점도있다. a. 특징 -. 개질기, 가스순화장치및이러한제어장치가필요없다. System 전체의소형화, 경량화가능. -. 부하응답성이우수하다. b. 과제 -. 내열성이높은전해질막의개발 : Methanol 의개질반응이전극상에서수행되기때문. -. Cross Over 억제 : Methanol 이연료극으로부터공기극으로의투과억제필요.

18 c. 연료전지자동차에연료공급방법비교 7) 기타연료전지를이용한예 *. 소화 ( 消火 ) 가스를이용한연료전지 System (1) 하수처리장에서처리과정에서다량의메탄을포함한가스 ( 소화가스 ) 를발생하는데이가스를이용해서가스엔진에의한소화가스발전을실시하였다. (2) 소화가스는도시가스 ( 천연가스 ) 에비해메탄농도가낮고황화수소, 염화수소등의불순물을포함하고있어서이가스를그대로연료전지에사용하는것은어려웠지만금번에는이러한불순물을제거하고소화가스를연료로한연료전지의기술개발에성공했으며아울러출력, 효율등이개발목표치를만족했다.

19 *. 생쓰레기처리와연료전지발전을일체화 (1) 폐기물재자원화대책의일환으로생쓰레기등의유기성폐기물의처리기술과연료전지기술을일체화시킨새로운 Energy 재자원화기술을확립했다. (2) 민간상업시설및생산설비로부터배출되는대량의사업계일반폐기물은법규제의강화나지자체의처리능력의한계, 처리 Cost의인상, 사업자의환경관리 System의구축등으로부터사업소스스로 Recycle 및자원화의방침을새워야한다. (3) 본기술은고온메탄발효형생쓰레기처리 System 과동 System 이생쓰레기를처리하는과정에서생성하는 Bio Gas 를연료로한연료전지설비를일체화시킨기술이다. (4) 본기술에의해생쓰레기를처리한경우 1 ton 의생쓰레기로부터약 580kWH 의전력 ( 효율 40% ) 을얻을수있으며본기술에있어서생쓰레기의 Bio Gas 화로부터 Energy 회수까지일관해서비연소방식이기때문에화석연료를소비하는것이아니며또다이옥신등의유해물질도배출하지않는다. (5) 연료전지에의해발전할때열이발생하므로이열원의이용도가능하여 Co-generation

System으로의전개도가능하다. (6) 본기술의개요 o. 고온메탄발효식유기성폐기물처리 System : 생쓰레기를고온 ( 55 ) 에서분해하여 Bio Gas 를생성, 종래의중온 ( 37 ) 메탄처리 System 보다 2배이상의분해속도. o. 전처리 Process 고온메탄발효 Process 2차처리 Process Bio Gas 이용 Process 3.

20 System으로의전개도가능하다. (6) 본기술의개요 o. 고온메탄발효식유기성폐기물처리 System : 생쓰레기를고온 ( 55 ) 에서분해하여 Bio Gas 를생성, 종래의중온 ( 37 ) 메탄처리 System 보다 2배이상의분해속도. o. 전처리 Process 고온메탄발효 Process 2차처리 Process Bio Gas 이용 Process 3. 연료전지의장점및전망 1) 저공해고효율에너지원이다. 연료전지는도심지에서의대기공해를환상적으로줄일수있다. 연료전지는동력원의시스템 효율이 50% 이상이고 ( 기존내연기관의효율은 25% 이하이다 ), NOx, SOx 등의유해가스의 배출이 1% 이하인청정고효율발전시스템이다. 2) 차세대에너지원이다.

21 70 년대의오일쇼크이래로선진각국에서꾸준히대체에너지원의개발에노력을경주하여왔는데, 연료전지는석유에너지이외에메탄올, 에탄올, 천연가스등의대체에너지를이용하여발전할수있다. 따라서절대적인자원이부족한우리나라의현실에서볼때, 연료전지는차세대동력원으로주목받을것이다. 3) 새로운시장잠재력이크다. ( 전망 ) 연료전지는금속, 전기, 전자, 기계및제어산업과부수적인장치를공급하는새로운시장이 창조될수있다. 이것은역시수십만의전문직직업을창조해낼수있으며, 무역수지에엄청난 기여를할것이다. 고효율, 저공해를지향하는대체에너지기술 ( 태양전지, 풍력, 지열등 ) 중에서기술성숙도, 환경적제약, 입지난, 1 차에너지공급등의제반여건을감안할때연료전지기술이가장확실한차세대발전기술로인정되고있으며다음세기에는주력발전기술이될것이라는것이에너지관련기관의전망이다. *. 자동차등이동체의동력원 ( Fuel Cell Vehicle ) *. 정치형전원 System ( Stationary Generating System ) : 일반가정, 공장등 *. 전자기기용 Portable 전원 ( Micro Fuel Cell ) : LIB, LIPB 등 2 차전지대체

연료전지 기본개념 및 응용분야

연료전지 기본개념 및 응용분야 신에너지첨단소재및혁신융합기술 - 제 2 강 연료전지기본개념및응용분야 목 차 연료전지의정의 연료전지의역사 연료전지의발전원리 연료전지의종류 연료전지의응용분야 연료전지의국내외기술동향 연료전지의시장규모 결언 들어가며 수소연료전지는친환경적이고, 획기적인에너지원으로서미국의에너지자립도를높일것이다. 이에향후 5 년간 12 억불을투자 ( 국정연설, 03.1) 연료전지자동차와가정용연료전지시스템을