고려대 위정호 교수, DMFC 원가구조 밝혀내
휴대단말용 연료전지의 상용화가 급진전될 전망이다.
에너지 효율 향상과 친환경 에너지에 대한 업계 요구로 휴대 단말용 연료전지가 부상하고 있지만 그간 `상용 가능한 수준의 제조비용 산정'에 대한 연구가 미진해 상업화가 어려웠었다.
13일 고려대 화공생명공학 위정호 연구교수는 세계적인 논문 포털 사이트인 `사이언스다이렉트'를 통해 직접메탄올형연료전지(DMFC)를 일반 노트북PC에 사용되는 리튬이온전지 20W급과 비교했을 때, 메탄올 비용이 Kg당 0.5달러, 제조 공정비용이 6.3달러 이하면 상용화가 가능하다고 밝혔다. 위 교수는 이 때 메탄올 농도를 높이면, 분해 전의 메탄올이 전해질막을 통과해 발전하지 않고 산소와 직접 반응하는 `크로스오버' 수치가 -9승몰/cm²초(sec) 이하로 유지돼야 한다는 사실을 확인했다.
◇경제적 제조비용 밝혀낸 의미 커=최근 사이언스다이렉트에 `리튬이온배터리 시스템과의 비교를 통한 노트북PC용 전원 공급 장치로서 DMFC 시스템의 경제성 분석'이라는 제목의 논문을 통해 위 교수는, DMFC와 일반 노트북PC에 사용되는 리튬이온배터리를 20W급 노트북PC에 전원 공급 장치로 장착해 여러 조건과 가정 하에서, 3000시간(하루 8시간 기준으로 약 1년) 사용했을 때의 실험치를 토대로 DMFC 시스템의 경제성 분석에 관한 연구를 수행했다고 설명했다.
그 결과, DMFC 시스템이 비용 측면에서 리튬이온 배터리와 경쟁하려면 메탄올 비용이 Kg당 0.5달러, 크로스오버 양이 -9승 이하로 유지되는 조건에서 제조비용이 W당 약 6.3달러 이하로 유지돼야 한다는 결론을 얻을 수 있었다고 설명했다.
◇기존 2차전지 보다 4배이상 지속=만약 휴대형 연료전지가 상용화되면 전원에 연결해서 재충전시키는 2차 전지와 달리 충전이 필요 없는 연료전지에 메탄올 카트리지만 교체해주면 휴대 단말을 반영구적으로 사용할 수 있다. PDA용 연료전지도 극소량인 9㏄(소주잔 4분의 1 수준)급 메탄올 카트리지를 연료전지에 넣으면 정격 출력 1.3W인 PDA를 8시간 동안 연속적으로 통화할 수 있어 기존 2차전지의 2시간보다 4배가 늘어난다.
이런 이점으로 인해 국내에서는 삼성SDI와 LG화학 등이 시스템과 소재 개발에 나서고 있다. 위 교수는 "에너지 효율을 제고가 관건인 지금, 휴대 전자기기의 전원공급장치로서 DMFC의 제조원가 및 연료비용을 포함하는 총비용을 추정하고 나아가 같은 조건에서 리튬이온배터리의 총 비용과 비교하는 연구는 대단히 큰 의미를 갖는다"고 말했다.
일본의 노무라연구소는 세계 연료전지 시장이 2006년 1200억원, 2008년 2500억원, 2010년 7000억원으로 급성장하면서 2015년에는 2조4000억원으로 연평균 300%의 급성장세를 이어갈 것으로 내다봤다.
휴대단말용 연료전지의 상용화가 급진전될 전망이다.
에너지 효율 향상과 친환경 에너지에 대한 업계 요구로 휴대 단말용 연료전지가 부상하고 있지만 그간 `상용 가능한 수준의 제조비용 산정'에 대한 연구가 미진해 상업화가 어려웠었다.
13일 고려대 화공생명공학 위정호 연구교수는 세계적인 논문 포털 사이트인 `사이언스다이렉트'를 통해 직접메탄올형연료전지(DMFC)를 일반 노트북PC에 사용되는 리튬이온전지 20W급과 비교했을 때, 메탄올 비용이 Kg당 0.5달러, 제조 공정비용이 6.3달러 이하면 상용화가 가능하다고 밝혔다. 위 교수는 이 때 메탄올 농도를 높이면, 분해 전의 메탄올이 전해질막을 통과해 발전하지 않고 산소와 직접 반응하는 `크로스오버' 수치가 -9승몰/cm²초(sec) 이하로 유지돼야 한다는 사실을 확인했다.
◇경제적 제조비용 밝혀낸 의미 커=최근 사이언스다이렉트에 `리튬이온배터리 시스템과의 비교를 통한 노트북PC용 전원 공급 장치로서 DMFC 시스템의 경제성 분석'이라는 제목의 논문을 통해 위 교수는, DMFC와 일반 노트북PC에 사용되는 리튬이온배터리를 20W급 노트북PC에 전원 공급 장치로 장착해 여러 조건과 가정 하에서, 3000시간(하루 8시간 기준으로 약 1년) 사용했을 때의 실험치를 토대로 DMFC 시스템의 경제성 분석에 관한 연구를 수행했다고 설명했다.
그 결과, DMFC 시스템이 비용 측면에서 리튬이온 배터리와 경쟁하려면 메탄올 비용이 Kg당 0.5달러, 크로스오버 양이 -9승 이하로 유지되는 조건에서 제조비용이 W당 약 6.3달러 이하로 유지돼야 한다는 결론을 얻을 수 있었다고 설명했다.
◇기존 2차전지 보다 4배이상 지속=만약 휴대형 연료전지가 상용화되면 전원에 연결해서 재충전시키는 2차 전지와 달리 충전이 필요 없는 연료전지에 메탄올 카트리지만 교체해주면 휴대 단말을 반영구적으로 사용할 수 있다. PDA용 연료전지도 극소량인 9㏄(소주잔 4분의 1 수준)급 메탄올 카트리지를 연료전지에 넣으면 정격 출력 1.3W인 PDA를 8시간 동안 연속적으로 통화할 수 있어 기존 2차전지의 2시간보다 4배가 늘어난다.
이런 이점으로 인해 국내에서는 삼성SDI와 LG화학 등이 시스템과 소재 개발에 나서고 있다. 위 교수는 "에너지 효율을 제고가 관건인 지금, 휴대 전자기기의 전원공급장치로서 DMFC의 제조원가 및 연료비용을 포함하는 총비용을 추정하고 나아가 같은 조건에서 리튬이온배터리의 총 비용과 비교하는 연구는 대단히 큰 의미를 갖는다"고 말했다.
일본의 노무라연구소는 세계 연료전지 시장이 2006년 1200억원, 2008년 2500억원, 2010년 7000억원으로 급성장하면서 2015년에는 2조4000억원으로 연평균 300%의 급성장세를 이어갈 것으로 내다봤다.
