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【신제품】 한국기계연구원, 전기화학적 수소 압축기 개발
2022-12-22

한국기계연구원, 전기화학적 수소 압축기 개발
전기화학 반응을 통해 조용하고 효율적으로 수소 압축
과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(KIMM)은 중앙대학교와 공동연구를 통해 전기화학 반응을 이용하여 수소를 압축하는 전기화학적 수소 압축기 개발에 성공해 수소사회 활성화를 위한 혁신 기술이 될 것으로 기대된다. 

기계연 탄소중립기계연구원 열에너지솔루션연구실 관걔자와 중앙대 공동연구팀은 수소로 전기를 만드는 연료전지의 특성을 역으로 활용해, 연료전지에서 사용되는 분리막에 전류를 가해 수소만을 추출하는 방식으로 수소 압축기 개발에 성공했다. 전기화학 반응을 통해 수소가 장치를 통하는 과정을 반복하면 장치 후단부에 수소가 쌓이면서 압축이 이루어진다. 

연구팀은 수소 압축시 고압에도 장치가 견딜 수 있도록 장치 내부 구조를 설계하고, 내부 표면처리를 통해 에너지 손실을 방지하여 압축 효울을 높였다. 수소차에 수소를 저장하기 위해 700기압의 압력으로 압축돼야 하므로 수소충전소에는 그 이상의 압력으로 수소를 압축한 후, 수소를 공급해야 한다. 수소를 충전하면 충전소 저장탱크의 압력이 떨어지기 때문에 압력을 높이기 위한 대기 시간이 필요하다. 

빠르고 효율적인 수소 압축 기술은 대기시간을 줄일 수 있어 수소 공급망 구축에 핵심기술이다. 피스톤 방식을 포함해 여러 물리적 방식을 활용하는 기존 기계식 압축기의 경우 내구성이 불안하고 효율이 낮다는 단점이 있다. 또한 압축 과정에서 사용된 윤활유가 섞이는 등 수소가 오염될 수 있으며 큰 소음으로 인해 개선이 필요했다. 반면 수소 정제 및 압축을 동시에 수행하는 전기화학적 압축기를 사용하면 오염없이 99.99 %의 수소를 추출, 고압으로 압축할 수 있다. 이 압축기는 부피도 작아 공간이 협소한 곳에서도 사용가능하다. 

최근 LPG 충전소를 같이 설치하고 했지만 고압 압축기의 크기가 커서 어려움이 있었지만 전기 화학적 압축기를 활용하면 공간적 어려움을 해소할 수 있을 것으로 기대된다. 공간 효율성 뿐만 아니라 소움이 거의 없어 도심형 에너지 제로 하우스에도 수소 충전소를 설치할 수 있다.

한국기계연구원 042-868-7114 https://www.kimm.re.kr

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