연료전지 분리판·스택 전문기업 비나에프씨엠(비나FCM·대표 전희권)은 수소에너지 확산과 활용도 제고에 중요한 수소연료전지의 핵심 기반 기술을 개발하고 있다고 6일 밝혔다.
비나FCM은 국가연구개발(R&D)과제 '연료전지 시장 확장을 위한 장수명 저비용 고분자전해질형 연료전지(PEMFC) 스택 개발사업'의 주관기관으로 기존 2㎜ 수준이던 카본 분리판을 명함 한 장보다 얇은 0.17±0.01㎜로 줄여 경량·장수명 스택을 개발 중이다. 이 사업은 기후에너지환경부 주관, 한국에너지기술평가원(KETEP)이 전담하는 국가R&D사업으로 사업기간은 지난해 7월부터 2028년 6월까지 총 36개월이며 R&D비는 총 91억원(정부지원금 약 65억원)이다.
스택은 연료전지에서 전기를 만드는 핵심 장치로, 전기를 만드는 단위 셀을 수십에서 수백 장 쌓은 구조다. 셀 사이사이에 수소와 공기가 흐르는 길을 내고 전기를 이어주는 분리판이 들어가기 때문에 분리판 한 장의 두께가 곧 스택 전체의 크기로 이어진다. 문제는 핵심 부품인 분리판의 수입 의존도가 높다는 사실이다. 비나FCM이 분리판에 주목한 이유도 여기에 있다.
관건은 분리판을 얇게 만들면서도 성능과 내구성을 지키는 것이다. 비나FCM은 미국 에너지부(DOE) 목표치를 웃도는 120S/㎝ 수준의 전기전도도를 갖춘 카본 복합재를 택해 금속 분리판보다 40% 이상 가볍고 내구성은 2배 이상 높은 분리판을 목표로 한다. 열사이클과 반복 압축을 견디는 구조 설계와 분리판·가스켓 일체형 정밀 사출로 수소 기밀성과 품질 안정성도 높인다.
덜어내는 것은 두께만이 아니다. 밴딩 체결과 압축부 구조 최적화로 부품 수와 조립 공정을 줄여 제조 원가를 낮추고, 대량 양산 자동화에도 대비한다. 고가의 카본 소재를 덜 쓰는 만큼 소재 낭비와 탄소 배출도 줄어든다.
작고 가벼워진 스택은 데이터센터·통신 기지국의 비상 전원, 도서 산간·재난 현장의 전력 공급원으로 쓰일 수 있다. 또 아파트와 상업용 건물이 스스로 전기와 열을 만들어 쓰는 에너지 자립형 건물로 바뀌는 시기를 앞당길 수 있고, 장거리 드론과 개인용 비행체(PAV)는 더 오래 날 수 있게 된다.
기후위기 대응은 물론, 에너지 안보 확보에 중요한 이번 연구과제에는 사단법인 탄소수소산업연구조합(대표 성도경)도 일도에프엔씨, 평화오일씰공업, 인하대학교, 한국에너지기술연구원과 함께 참여 중이다.
비나FCM 관계자는 “미국과 이란 전쟁이 장기화되고 중동 전역으로 확산하면서 화석연료 의존을 줄이는 일이 기후 대응을 넘어 에너지 안보의 과제가 되고 있다”며 “세계 각국이 화석연료를 전기로 대체하거나 에너지 효율을 높이는 정책을 도입하는 가운데, 자국에서 생산할 수 있는 수소에도 주목하고 있다”고 말했다.
이어 “이번 기술 개발을 성공적으로 마쳐 수입 의존도가 높은 부품의 수입 대체 효과 및 공급망 안정성 강화에 기여하고, 수소연료전지 보급 확대에 기여하겠다”고 강조했다.
전주=김한식 기자 hskim@etnews.com
