- 연료전지 시스템 필수인 가습장치 없는‘이중교환막연료전지’개발 - 향후, 드론과 무인비행기 전원장치로 활용 기대 수소전기차의 심장인 연료전지 시스템은 1·2차 전지와 다르게 연료(수소)와 공기(산소)만 공급하면 높은 효율의 전기 에너지를 계속해서 사용할 수 있다. 하지만 안정적으로 전기를 발생시키기 위해서는 수분이 포함된 수소와 산소를 공급해야하기 때문에 상당한 부피와 무게의 수분 공급장치(가습장치) 장착이 필요하다. 이는 연료전지 시스템의 소형·경량화를 위해 반드시 해결해야 할 과제로 남아있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 수소·연료전지연구단 김형준 박사팀은 가습장치가 필요 없는 신개념 연료전지인 이중교환막연료전지(Dual exchange membrane fuel cells) 개발에 성공했다고 밝혔다. 기존 연료전지인 고분자전해질연료전지(PEMFC)와 고체알칼리막연료전지(AEMFC)는 80℃ 이하의 온도에서 가습된 수소와 산소를 공급하기 위해 별도의 가습기 장착이 필요하다. 반면 KIST 연구진이 개발한 이중교환막연료전지(DEMFC)는 전극에서 발생하는 수분이 외부로 배출되지 않고 다시 흡수되는 자가 가습 특성이 있다. KIST 연구진은 고체알칼리막연료전지의 경우 수소가 공급되는 전극(애노드), 고분자전해질연료전지는 산소가 공급되는 전극(캐소드)에서 물이 생성되는 원리에 주목했다. 이를 응용하여 두 연료전지를 결합한 형태인 수소이온(H+) 전달막과 수산화이온(OH-) 전달막을 순차적으로 나란히 배열하는 이중교환막연료전지를 고안했다. 연구진이 투명 셀을 이용해 실험 결과, 이 새로운 구조의 이중교환막연료전지는 애노드와 캐소드 모두에서 물이 생성되는 것이 확인됐다. 연구진이 개발한 이중교환막연료전지는 가습 없이 수소나 산소가 공급돼도 최고 850mW/㎠의 출력과 700시간 이상 지속되는 안정성을 보여 세계 최고 수준의 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 또한 연구진은 이중교환막 연료전지 스택을 제조하였고, 약 50회 이상의 on/off 반복 운전 실험을 진행한 후에도 성능 저하가 나타나지 않았다고 밝혔다. KIST 김형준 박사는 “현재 수소전기차에 주로 사용되는 연료전지 시스템을 더욱 가볍고 단순하게 만들면 장기체공이 필요한 드론과 무인 항공기 등의 주전원으로도 활용할 수 있다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었다. 연구결과는 연료전지 분야의 국제 저널인 ‘Journal of Membrane Science’(IF: 7.015, JCR 분야 상위 1.742%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Dual Exchange Membrane Fuel Cell with Sequentially Aligned Cation and Anion Exchange Membranes for Non-humidified Operation - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 이소영 선임연구원 - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 채지언 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 김형준 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 장종현 책임연구원 - (교신저자) 서울시립대 기계정보공학과 나영승 교수 <그림설명> [그림1] 이중교환막연료전지의 작동원리 [그림2] 무가습 조건 연료전지 성능

- 연료전지 시스템 필수인 가습장치 없는‘이중교환막연료전지’개발 - 향후, 드론과 무인비행기 전원장치로 활용 기대 수소전기차의 심장인 연료전지 시스템은 1·2차 전지와 다르게 연료(수소)와 공기(산소)만 공급하면 높은 효율의 전기 에너지를 계속해서 사용할 수 있다. 하지만 안정적으로 전기를 발생시키기 위해서는 수분이 포함된 수소와 산소를 공급해야하기 때문에 상당한 부피와 무게의 수분 공급장치(가습장치) 장착이 필요하다. 이는 연료전지 시스템의 소형·경량화를 위해 반드시 해결해야 할 과제로 남아있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 수소·연료전지연구단 김형준 박사팀은 가습장치가 필요 없는 신개념 연료전지인 이중교환막연료전지(Dual exchange membrane fuel cells) 개발에 성공했다고 밝혔다. 기존 연료전지인 고분자전해질연료전지(PEMFC)와 고체알칼리막연료전지(AEMFC)는 80℃ 이하의 온도에서 가습된 수소와 산소를 공급하기 위해 별도의 가습기 장착이 필요하다. 반면 KIST 연구진이 개발한 이중교환막연료전지(DEMFC)는 전극에서 발생하는 수분이 외부로 배출되지 않고 다시 흡수되는 자가 가습 특성이 있다. KIST 연구진은 고체알칼리막연료전지의 경우 수소가 공급되는 전극(애노드), 고분자전해질연료전지는 산소가 공급되는 전극(캐소드)에서 물이 생성되는 원리에 주목했다. 이를 응용하여 두 연료전지를 결합한 형태인 수소이온(H+) 전달막과 수산화이온(OH-) 전달막을 순차적으로 나란히 배열하는 이중교환막연료전지를 고안했다. 연구진이 투명 셀을 이용해 실험 결과, 이 새로운 구조의 이중교환막연료전지는 애노드와 캐소드 모두에서 물이 생성되는 것이 확인됐다. 연구진이 개발한 이중교환막연료전지는 가습 없이 수소나 산소가 공급돼도 최고 850mW/㎠의 출력과 700시간 이상 지속되는 안정성을 보여 세계 최고 수준의 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 또한 연구진은 이중교환막 연료전지 스택을 제조하였고, 약 50회 이상의 on/off 반복 운전 실험을 진행한 후에도 성능 저하가 나타나지 않았다고 밝혔다. KIST 김형준 박사는 “현재 수소전기차에 주로 사용되는 연료전지 시스템을 더욱 가볍고 단순하게 만들면 장기체공이 필요한 드론과 무인 항공기 등의 주전원으로도 활용할 수 있다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었다. 연구결과는 연료전지 분야의 국제 저널인 ‘Journal of Membrane Science’(IF: 7.015, JCR 분야 상위 1.742%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Dual Exchange Membrane Fuel Cell with Sequentially Aligned Cation and Anion Exchange Membranes for Non-humidified Operation - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 이소영 선임연구원 - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 채지언 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 김형준 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 장종현 책임연구원 - (교신저자) 서울시립대 기계정보공학과 나영승 교수 <그림설명> [그림1] 이중교환막연료전지의 작동원리 [그림2] 무가습 조건 연료전지 성능

- 연료전지 시스템 필수인 가습장치 없는‘이중교환막연료전지’개발 - 향후, 드론과 무인비행기 전원장치로 활용 기대 수소전기차의 심장인 연료전지 시스템은 1·2차 전지와 다르게 연료(수소)와 공기(산소)만 공급하면 높은 효율의 전기 에너지를 계속해서 사용할 수 있다. 하지만 안정적으로 전기를 발생시키기 위해서는 수분이 포함된 수소와 산소를 공급해야하기 때문에 상당한 부피와 무게의 수분 공급장치(가습장치) 장착이 필요하다. 이는 연료전지 시스템의 소형·경량화를 위해 반드시 해결해야 할 과제로 남아있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 수소·연료전지연구단 김형준 박사팀은 가습장치가 필요 없는 신개념 연료전지인 이중교환막연료전지(Dual exchange membrane fuel cells) 개발에 성공했다고 밝혔다. 기존 연료전지인 고분자전해질연료전지(PEMFC)와 고체알칼리막연료전지(AEMFC)는 80℃ 이하의 온도에서 가습된 수소와 산소를 공급하기 위해 별도의 가습기 장착이 필요하다. 반면 KIST 연구진이 개발한 이중교환막연료전지(DEMFC)는 전극에서 발생하는 수분이 외부로 배출되지 않고 다시 흡수되는 자가 가습 특성이 있다. KIST 연구진은 고체알칼리막연료전지의 경우 수소가 공급되는 전극(애노드), 고분자전해질연료전지는 산소가 공급되는 전극(캐소드)에서 물이 생성되는 원리에 주목했다. 이를 응용하여 두 연료전지를 결합한 형태인 수소이온(H+) 전달막과 수산화이온(OH-) 전달막을 순차적으로 나란히 배열하는 이중교환막연료전지를 고안했다. 연구진이 투명 셀을 이용해 실험 결과, 이 새로운 구조의 이중교환막연료전지는 애노드와 캐소드 모두에서 물이 생성되는 것이 확인됐다. 연구진이 개발한 이중교환막연료전지는 가습 없이 수소나 산소가 공급돼도 최고 850mW/㎠의 출력과 700시간 이상 지속되는 안정성을 보여 세계 최고 수준의 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 또한 연구진은 이중교환막 연료전지 스택을 제조하였고, 약 50회 이상의 on/off 반복 운전 실험을 진행한 후에도 성능 저하가 나타나지 않았다고 밝혔다. KIST 김형준 박사는 “현재 수소전기차에 주로 사용되는 연료전지 시스템을 더욱 가볍고 단순하게 만들면 장기체공이 필요한 드론과 무인 항공기 등의 주전원으로도 활용할 수 있다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었다. 연구결과는 연료전지 분야의 국제 저널인 ‘Journal of Membrane Science’(IF: 7.015, JCR 분야 상위 1.742%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Dual Exchange Membrane Fuel Cell with Sequentially Aligned Cation and Anion Exchange Membranes for Non-humidified Operation - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 이소영 선임연구원 - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 채지언 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 김형준 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 장종현 책임연구원 - (교신저자) 서울시립대 기계정보공학과 나영승 교수 <그림설명> [그림1] 이중교환막연료전지의 작동원리 [그림2] 무가습 조건 연료전지 성능

- 연료전지 시스템 필수인 가습장치 없는‘이중교환막연료전지’개발 - 향후, 드론과 무인비행기 전원장치로 활용 기대 수소전기차의 심장인 연료전지 시스템은 1·2차 전지와 다르게 연료(수소)와 공기(산소)만 공급하면 높은 효율의 전기 에너지를 계속해서 사용할 수 있다. 하지만 안정적으로 전기를 발생시키기 위해서는 수분이 포함된 수소와 산소를 공급해야하기 때문에 상당한 부피와 무게의 수분 공급장치(가습장치) 장착이 필요하다. 이는 연료전지 시스템의 소형·경량화를 위해 반드시 해결해야 할 과제로 남아있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 수소·연료전지연구단 김형준 박사팀은 가습장치가 필요 없는 신개념 연료전지인 이중교환막연료전지(Dual exchange membrane fuel cells) 개발에 성공했다고 밝혔다. 기존 연료전지인 고분자전해질연료전지(PEMFC)와 고체알칼리막연료전지(AEMFC)는 80℃ 이하의 온도에서 가습된 수소와 산소를 공급하기 위해 별도의 가습기 장착이 필요하다. 반면 KIST 연구진이 개발한 이중교환막연료전지(DEMFC)는 전극에서 발생하는 수분이 외부로 배출되지 않고 다시 흡수되는 자가 가습 특성이 있다. KIST 연구진은 고체알칼리막연료전지의 경우 수소가 공급되는 전극(애노드), 고분자전해질연료전지는 산소가 공급되는 전극(캐소드)에서 물이 생성되는 원리에 주목했다. 이를 응용하여 두 연료전지를 결합한 형태인 수소이온(H+) 전달막과 수산화이온(OH-) 전달막을 순차적으로 나란히 배열하는 이중교환막연료전지를 고안했다. 연구진이 투명 셀을 이용해 실험 결과, 이 새로운 구조의 이중교환막연료전지는 애노드와 캐소드 모두에서 물이 생성되는 것이 확인됐다. 연구진이 개발한 이중교환막연료전지는 가습 없이 수소나 산소가 공급돼도 최고 850mW/㎠의 출력과 700시간 이상 지속되는 안정성을 보여 세계 최고 수준의 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 또한 연구진은 이중교환막 연료전지 스택을 제조하였고, 약 50회 이상의 on/off 반복 운전 실험을 진행한 후에도 성능 저하가 나타나지 않았다고 밝혔다. KIST 김형준 박사는 “현재 수소전기차에 주로 사용되는 연료전지 시스템을 더욱 가볍고 단순하게 만들면 장기체공이 필요한 드론과 무인 항공기 등의 주전원으로도 활용할 수 있다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었다. 연구결과는 연료전지 분야의 국제 저널인 ‘Journal of Membrane Science’(IF: 7.015, JCR 분야 상위 1.742%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Dual Exchange Membrane Fuel Cell with Sequentially Aligned Cation and Anion Exchange Membranes for Non-humidified Operation - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 이소영 선임연구원 - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 채지언 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 김형준 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 장종현 책임연구원 - (교신저자) 서울시립대 기계정보공학과 나영승 교수 <그림설명> [그림1] 이중교환막연료전지의 작동원리 [그림2] 무가습 조건 연료전지 성능

- 연료전지 시스템 필수인 가습장치 없는‘이중교환막연료전지’개발 - 향후, 드론과 무인비행기 전원장치로 활용 기대 수소전기차의 심장인 연료전지 시스템은 1·2차 전지와 다르게 연료(수소)와 공기(산소)만 공급하면 높은 효율의 전기 에너지를 계속해서 사용할 수 있다. 하지만 안정적으로 전기를 발생시키기 위해서는 수분이 포함된 수소와 산소를 공급해야하기 때문에 상당한 부피와 무게의 수분 공급장치(가습장치) 장착이 필요하다. 이는 연료전지 시스템의 소형·경량화를 위해 반드시 해결해야 할 과제로 남아있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 수소·연료전지연구단 김형준 박사팀은 가습장치가 필요 없는 신개념 연료전지인 이중교환막연료전지(Dual exchange membrane fuel cells) 개발에 성공했다고 밝혔다. 기존 연료전지인 고분자전해질연료전지(PEMFC)와 고체알칼리막연료전지(AEMFC)는 80℃ 이하의 온도에서 가습된 수소와 산소를 공급하기 위해 별도의 가습기 장착이 필요하다. 반면 KIST 연구진이 개발한 이중교환막연료전지(DEMFC)는 전극에서 발생하는 수분이 외부로 배출되지 않고 다시 흡수되는 자가 가습 특성이 있다. KIST 연구진은 고체알칼리막연료전지의 경우 수소가 공급되는 전극(애노드), 고분자전해질연료전지는 산소가 공급되는 전극(캐소드)에서 물이 생성되는 원리에 주목했다. 이를 응용하여 두 연료전지를 결합한 형태인 수소이온(H+) 전달막과 수산화이온(OH-) 전달막을 순차적으로 나란히 배열하는 이중교환막연료전지를 고안했다. 연구진이 투명 셀을 이용해 실험 결과, 이 새로운 구조의 이중교환막연료전지는 애노드와 캐소드 모두에서 물이 생성되는 것이 확인됐다. 연구진이 개발한 이중교환막연료전지는 가습 없이 수소나 산소가 공급돼도 최고 850mW/㎠의 출력과 700시간 이상 지속되는 안정성을 보여 세계 최고 수준의 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 또한 연구진은 이중교환막 연료전지 스택을 제조하였고, 약 50회 이상의 on/off 반복 운전 실험을 진행한 후에도 성능 저하가 나타나지 않았다고 밝혔다. KIST 김형준 박사는 “현재 수소전기차에 주로 사용되는 연료전지 시스템을 더욱 가볍고 단순하게 만들면 장기체공이 필요한 드론과 무인 항공기 등의 주전원으로도 활용할 수 있다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었다. 연구결과는 연료전지 분야의 국제 저널인 ‘Journal of Membrane Science’(IF: 7.015, JCR 분야 상위 1.742%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Dual Exchange Membrane Fuel Cell with Sequentially Aligned Cation and Anion Exchange Membranes for Non-humidified Operation - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 이소영 선임연구원 - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 채지언 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 김형준 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 장종현 책임연구원 - (교신저자) 서울시립대 기계정보공학과 나영승 교수 <그림설명> [그림1] 이중교환막연료전지의 작동원리 [그림2] 무가습 조건 연료전지 성능

- 연료전지 시스템 필수인 가습장치 없는‘이중교환막연료전지’개발 - 향후, 드론과 무인비행기 전원장치로 활용 기대 수소전기차의 심장인 연료전지 시스템은 1·2차 전지와 다르게 연료(수소)와 공기(산소)만 공급하면 높은 효율의 전기 에너지를 계속해서 사용할 수 있다. 하지만 안정적으로 전기를 발생시키기 위해서는 수분이 포함된 수소와 산소를 공급해야하기 때문에 상당한 부피와 무게의 수분 공급장치(가습장치) 장착이 필요하다. 이는 연료전지 시스템의 소형·경량화를 위해 반드시 해결해야 할 과제로 남아있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 수소·연료전지연구단 김형준 박사팀은 가습장치가 필요 없는 신개념 연료전지인 이중교환막연료전지(Dual exchange membrane fuel cells) 개발에 성공했다고 밝혔다. 기존 연료전지인 고분자전해질연료전지(PEMFC)와 고체알칼리막연료전지(AEMFC)는 80℃ 이하의 온도에서 가습된 수소와 산소를 공급하기 위해 별도의 가습기 장착이 필요하다. 반면 KIST 연구진이 개발한 이중교환막연료전지(DEMFC)는 전극에서 발생하는 수분이 외부로 배출되지 않고 다시 흡수되는 자가 가습 특성이 있다. KIST 연구진은 고체알칼리막연료전지의 경우 수소가 공급되는 전극(애노드), 고분자전해질연료전지는 산소가 공급되는 전극(캐소드)에서 물이 생성되는 원리에 주목했다. 이를 응용하여 두 연료전지를 결합한 형태인 수소이온(H+) 전달막과 수산화이온(OH-) 전달막을 순차적으로 나란히 배열하는 이중교환막연료전지를 고안했다. 연구진이 투명 셀을 이용해 실험 결과, 이 새로운 구조의 이중교환막연료전지는 애노드와 캐소드 모두에서 물이 생성되는 것이 확인됐다. 연구진이 개발한 이중교환막연료전지는 가습 없이 수소나 산소가 공급돼도 최고 850mW/㎠의 출력과 700시간 이상 지속되는 안정성을 보여 세계 최고 수준의 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 또한 연구진은 이중교환막 연료전지 스택을 제조하였고, 약 50회 이상의 on/off 반복 운전 실험을 진행한 후에도 성능 저하가 나타나지 않았다고 밝혔다. KIST 김형준 박사는 “현재 수소전기차에 주로 사용되는 연료전지 시스템을 더욱 가볍고 단순하게 만들면 장기체공이 필요한 드론과 무인 항공기 등의 주전원으로도 활용할 수 있다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었다. 연구결과는 연료전지 분야의 국제 저널인 ‘Journal of Membrane Science’(IF: 7.015, JCR 분야 상위 1.742%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Dual Exchange Membrane Fuel Cell with Sequentially Aligned Cation and Anion Exchange Membranes for Non-humidified Operation - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 이소영 선임연구원 - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 채지언 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 김형준 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 장종현 책임연구원 - (교신저자) 서울시립대 기계정보공학과 나영승 교수 <그림설명> [그림1] 이중교환막연료전지의 작동원리 [그림2] 무가습 조건 연료전지 성능

- 연료전지 시스템 필수인 가습장치 없는‘이중교환막연료전지’개발 - 향후, 드론과 무인비행기 전원장치로 활용 기대 수소전기차의 심장인 연료전지 시스템은 1·2차 전지와 다르게 연료(수소)와 공기(산소)만 공급하면 높은 효율의 전기 에너지를 계속해서 사용할 수 있다. 하지만 안정적으로 전기를 발생시키기 위해서는 수분이 포함된 수소와 산소를 공급해야하기 때문에 상당한 부피와 무게의 수분 공급장치(가습장치) 장착이 필요하다. 이는 연료전지 시스템의 소형·경량화를 위해 반드시 해결해야 할 과제로 남아있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 수소·연료전지연구단 김형준 박사팀은 가습장치가 필요 없는 신개념 연료전지인 이중교환막연료전지(Dual exchange membrane fuel cells) 개발에 성공했다고 밝혔다. 기존 연료전지인 고분자전해질연료전지(PEMFC)와 고체알칼리막연료전지(AEMFC)는 80℃ 이하의 온도에서 가습된 수소와 산소를 공급하기 위해 별도의 가습기 장착이 필요하다. 반면 KIST 연구진이 개발한 이중교환막연료전지(DEMFC)는 전극에서 발생하는 수분이 외부로 배출되지 않고 다시 흡수되는 자가 가습 특성이 있다. KIST 연구진은 고체알칼리막연료전지의 경우 수소가 공급되는 전극(애노드), 고분자전해질연료전지는 산소가 공급되는 전극(캐소드)에서 물이 생성되는 원리에 주목했다. 이를 응용하여 두 연료전지를 결합한 형태인 수소이온(H+) 전달막과 수산화이온(OH-) 전달막을 순차적으로 나란히 배열하는 이중교환막연료전지를 고안했다. 연구진이 투명 셀을 이용해 실험 결과, 이 새로운 구조의 이중교환막연료전지는 애노드와 캐소드 모두에서 물이 생성되는 것이 확인됐다. 연구진이 개발한 이중교환막연료전지는 가습 없이 수소나 산소가 공급돼도 최고 850mW/㎠의 출력과 700시간 이상 지속되는 안정성을 보여 세계 최고 수준의 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 또한 연구진은 이중교환막 연료전지 스택을 제조하였고, 약 50회 이상의 on/off 반복 운전 실험을 진행한 후에도 성능 저하가 나타나지 않았다고 밝혔다. KIST 김형준 박사는 “현재 수소전기차에 주로 사용되는 연료전지 시스템을 더욱 가볍고 단순하게 만들면 장기체공이 필요한 드론과 무인 항공기 등의 주전원으로도 활용할 수 있다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었다. 연구결과는 연료전지 분야의 국제 저널인 ‘Journal of Membrane Science’(IF: 7.015, JCR 분야 상위 1.742%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Dual Exchange Membrane Fuel Cell with Sequentially Aligned Cation and Anion Exchange Membranes for Non-humidified Operation - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 이소영 선임연구원 - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 채지언 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 김형준 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 장종현 책임연구원 - (교신저자) 서울시립대 기계정보공학과 나영승 교수 <그림설명> [그림1] 이중교환막연료전지의 작동원리 [그림2] 무가습 조건 연료전지 성능

- 연료전지 시스템 필수인 가습장치 없는‘이중교환막연료전지’개발 - 향후, 드론과 무인비행기 전원장치로 활용 기대 수소전기차의 심장인 연료전지 시스템은 1·2차 전지와 다르게 연료(수소)와 공기(산소)만 공급하면 높은 효율의 전기 에너지를 계속해서 사용할 수 있다. 하지만 안정적으로 전기를 발생시키기 위해서는 수분이 포함된 수소와 산소를 공급해야하기 때문에 상당한 부피와 무게의 수분 공급장치(가습장치) 장착이 필요하다. 이는 연료전지 시스템의 소형·경량화를 위해 반드시 해결해야 할 과제로 남아있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 수소·연료전지연구단 김형준 박사팀은 가습장치가 필요 없는 신개념 연료전지인 이중교환막연료전지(Dual exchange membrane fuel cells) 개발에 성공했다고 밝혔다. 기존 연료전지인 고분자전해질연료전지(PEMFC)와 고체알칼리막연료전지(AEMFC)는 80℃ 이하의 온도에서 가습된 수소와 산소를 공급하기 위해 별도의 가습기 장착이 필요하다. 반면 KIST 연구진이 개발한 이중교환막연료전지(DEMFC)는 전극에서 발생하는 수분이 외부로 배출되지 않고 다시 흡수되는 자가 가습 특성이 있다. KIST 연구진은 고체알칼리막연료전지의 경우 수소가 공급되는 전극(애노드), 고분자전해질연료전지는 산소가 공급되는 전극(캐소드)에서 물이 생성되는 원리에 주목했다. 이를 응용하여 두 연료전지를 결합한 형태인 수소이온(H+) 전달막과 수산화이온(OH-) 전달막을 순차적으로 나란히 배열하는 이중교환막연료전지를 고안했다. 연구진이 투명 셀을 이용해 실험 결과, 이 새로운 구조의 이중교환막연료전지는 애노드와 캐소드 모두에서 물이 생성되는 것이 확인됐다. 연구진이 개발한 이중교환막연료전지는 가습 없이 수소나 산소가 공급돼도 최고 850mW/㎠의 출력과 700시간 이상 지속되는 안정성을 보여 세계 최고 수준의 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 또한 연구진은 이중교환막 연료전지 스택을 제조하였고, 약 50회 이상의 on/off 반복 운전 실험을 진행한 후에도 성능 저하가 나타나지 않았다고 밝혔다. KIST 김형준 박사는 “현재 수소전기차에 주로 사용되는 연료전지 시스템을 더욱 가볍고 단순하게 만들면 장기체공이 필요한 드론과 무인 항공기 등의 주전원으로도 활용할 수 있다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었다. 연구결과는 연료전지 분야의 국제 저널인 ‘Journal of Membrane Science’(IF: 7.015, JCR 분야 상위 1.742%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Dual Exchange Membrane Fuel Cell with Sequentially Aligned Cation and Anion Exchange Membranes for Non-humidified Operation - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 이소영 선임연구원 - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 채지언 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 김형준 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 장종현 책임연구원 - (교신저자) 서울시립대 기계정보공학과 나영승 교수 <그림설명> [그림1] 이중교환막연료전지의 작동원리 [그림2] 무가습 조건 연료전지 성능

- 연료전지 시스템 필수인 가습장치 없는‘이중교환막연료전지’개발 - 향후, 드론과 무인비행기 전원장치로 활용 기대 수소전기차의 심장인 연료전지 시스템은 1·2차 전지와 다르게 연료(수소)와 공기(산소)만 공급하면 높은 효율의 전기 에너지를 계속해서 사용할 수 있다. 하지만 안정적으로 전기를 발생시키기 위해서는 수분이 포함된 수소와 산소를 공급해야하기 때문에 상당한 부피와 무게의 수분 공급장치(가습장치) 장착이 필요하다. 이는 연료전지 시스템의 소형·경량화를 위해 반드시 해결해야 할 과제로 남아있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 수소·연료전지연구단 김형준 박사팀은 가습장치가 필요 없는 신개념 연료전지인 이중교환막연료전지(Dual exchange membrane fuel cells) 개발에 성공했다고 밝혔다. 기존 연료전지인 고분자전해질연료전지(PEMFC)와 고체알칼리막연료전지(AEMFC)는 80℃ 이하의 온도에서 가습된 수소와 산소를 공급하기 위해 별도의 가습기 장착이 필요하다. 반면 KIST 연구진이 개발한 이중교환막연료전지(DEMFC)는 전극에서 발생하는 수분이 외부로 배출되지 않고 다시 흡수되는 자가 가습 특성이 있다. KIST 연구진은 고체알칼리막연료전지의 경우 수소가 공급되는 전극(애노드), 고분자전해질연료전지는 산소가 공급되는 전극(캐소드)에서 물이 생성되는 원리에 주목했다. 이를 응용하여 두 연료전지를 결합한 형태인 수소이온(H+) 전달막과 수산화이온(OH-) 전달막을 순차적으로 나란히 배열하는 이중교환막연료전지를 고안했다. 연구진이 투명 셀을 이용해 실험 결과, 이 새로운 구조의 이중교환막연료전지는 애노드와 캐소드 모두에서 물이 생성되는 것이 확인됐다. 연구진이 개발한 이중교환막연료전지는 가습 없이 수소나 산소가 공급돼도 최고 850mW/㎠의 출력과 700시간 이상 지속되는 안정성을 보여 세계 최고 수준의 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 또한 연구진은 이중교환막 연료전지 스택을 제조하였고, 약 50회 이상의 on/off 반복 운전 실험을 진행한 후에도 성능 저하가 나타나지 않았다고 밝혔다. KIST 김형준 박사는 “현재 수소전기차에 주로 사용되는 연료전지 시스템을 더욱 가볍고 단순하게 만들면 장기체공이 필요한 드론과 무인 항공기 등의 주전원으로도 활용할 수 있다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었다. 연구결과는 연료전지 분야의 국제 저널인 ‘Journal of Membrane Science’(IF: 7.015, JCR 분야 상위 1.742%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Dual Exchange Membrane Fuel Cell with Sequentially Aligned Cation and Anion Exchange Membranes for Non-humidified Operation - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 이소영 선임연구원 - (제1저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 채지언 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 김형준 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 수소·연료전지연구단 장종현 책임연구원 - (교신저자) 서울시립대 기계정보공학과 나영승 교수 <그림설명> [그림1] 이중교환막연료전지의 작동원리 [그림2] 무가습 조건 연료전지 성능

-‘유전자 형질 전환기술’및 ‘친환경 용매’활용한 청정 바이오연료 생산 - 韓·美·캐나다 국제 공동연구, 2세대 바이오연료 생산기술 개발 기대 바이오연료는 청정연료로서 주목받고 있지만, 바이오연료 생산을 위해 그 원료로 식량을 사용한다는 점에서 소모적이라는 부정적 의견도 있다. 이에 많은 연구진들이 식량이 아닌 목질계 바이오매스를 활용하여 바이오연료를 생산하는 ‘2세대 바이오연료’ 상용화를 위한 연구가 끊임없이 이뤄지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 청정에너지연구센터 김광호 박사팀이 캐나다 밴쿠버에 있는 KIST-UBC(브리티시컬럼비아대학) 현지 랩 프로그램을 통해 효율적인 바이오연료 생산 공정을 개발했다고 밝혔다. 연구진은 개발한 바이오연료 생산 공정에 리그닌 유전자 형질 전환기술 및 순환형 친환경 용매를 활용했다고 밝혔다. 바이오연료를 생산하기 위해서는 목질계 바이오매스의 20~30%를 구성하는 주성분인 ‘리그닌’을 분해하여 폐기하거나 제거 후 이용한다. 이 리그닌을 효율적으로 제거하는 것이 2세대 바이오연료의 경제성 확보 및 상용화에 중요한 역할을 한다. KIST 연구진은 美 바이오에너지연구센터(Joint BioEnergy Institute)와의 공동연구를 통해 리그닌을 좀 더 쉽게 제거할 수 있도록 유전자 형질 전환 기술을 이용하여 구조를 변형했다. 리그닌 구조 내에서 일부분의 길이를 짧게 변형하여 적은 양의 에너지 투입으로 리그닌을 제거할 수 있게 했다. 이후 기존에 KIST 김광호 박사가 개발한 순환형 친환경 공융용매(PNAS July 9, 2019 116 (28) 13816-13824)를 활용하여 리그닌을 재활용한 용매로 리그닌을 녹이는 시스템을 적용, 공정 내에서 필요물질을 수급하여 활용하였다. 국제 공동연구진은 더 나아가 UBC(브리티시컬럼비아대학)의 분석기술을 활용하여 최종적으로 경제성이 확보된 효율적인 바이오연료 생산 기술을 개발했다. 이러한 공정 개발을 위해서는 생물학, 분석화학, 화학공학 등 다양한 지식과 기술이 요구된다. 각 분야에서 여러 연구가 이루어지고 있었으나 각 기술 간의 연계가 부족한 문제가 있었다. 이에 KIST 김광호 박사는 바이오매스 연구에 오랜 경험과 지식을 축적하고 있는 캐나다 브리티시컬럼비아대, 미국 뉴욕주립대와 공동연구를 제안, 수행하였다. 이를 통해 바이오연료를 생산하는 기술의 종합적 관점에서 유전자 형질 전환 기술, 처리 공정기술, 분석기술 등의 단계별 핵심역량을 극대화했다. KIST 김광호 박사는 “본 연구는 기후변화 대응 기술 개발이라는 국제적 아젠다를 해결하기 위해 한국·미국·캐나다 연구진의 각 분야 핵심역량을 극대화하여 발표된 결과”라고 말하며 “바이오에너지 생산 기술 개발이라는 목표로 북미의 우수한 연구진들의 융·복합 연구를 주도하는 선도적 역할을 통해 기후변화에 대응할 수 있는 우리나라의 국가 기반 기술을 개발할 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영)의 지원을 받아 KIST 주요사업으로 수행되었으며, 미국 에너지부(DOE) 산하 바이오에너지 연구센터(Joint BioEnergy Institute), 캐나다 브리티시컬럼비아대 및 뉴욕주립대와의 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 Frontiers in Plant Science 최신호에 게재되었다. * (논문명) Deep eutectic solvent pretreatment of transgenic biomass with increased C6C1 lignin monomers - (제 1저자 및 교신저자) 한국과학기술연구원 김광호 선임연구원 <그림설명> [그림1] 바이오매스 형질 전환 기술, 친환경 공융용매를 이용한 바이오매스 처리 기술 및 바이오매스 단계별 분석기술을 접목한 바이오연료 생산 모식도