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코레일, 국내 개발 신소재 철도 침목 해외 현지 테스트

- 목재 대체 ‘합성수지 침목’, 베트남서 시험 시공… 내구·안전성 검증 한국철도공사(코레일)가 국내 기술로 개발한 합성수지 철도 침목을 베트남 현지에서 시험 시공하는 데 성공했다고 밝혔다. 합성수지 철도 침목(이하 합성수지 침목)은 철도 선로를 지지하는 침목을 섬유 보강기술로 강화한 폴리우레탄 소재로 만든 침목이다. 기존에는 방부 처리된 목침목을 주로 사용했는데 최근 환경문제 등으로 동남아지역에서 생산이 불가해 이번에 합성수지 침목을 개발하게 됐다. 합성수지 침목은 특수처리 방식을 사용해 △ 내구성 △ 경제성 △ 부식성 등이 양호하고, 유해 방부제를 사용하지 않아 친환경적이다. 베트남 현지에 시험 시공한 합성수지 철도 침목(위 교량 설치, 아래 분기기 설치) 국토교통부 ‘성과확산형 국토교통 국제협력 연구개발’의 일환으로 진행된 이번 사업은 국내 기업의 우수 기술과 제품을 해외에서 현지화해 세계 시장에 진출할 수 있도록 지원하는 R&D 과제이다. 코레일은 국내 중소기업과 공동으로 합성수지 침목을 개발하고 베트남철도공사(VNR)와 협력해 베트남 현지에 설치해 기술적 타당성을 검토했다. 실제 열차가 운행 중인 철도 교량과 선로의 방향을 전환하는 ‘분기기’에 시험 시공해 내구성과 안전성을 검증했다. 세계 철도시장에서 친환경 침목에 대한 사용기준이 강화되는 만큼 동남아는 물론 유럽과 미대륙 등에서도 합성수지 침목에 대한 시장이 확대될 것으로 기대를 모은다. 이두희 코레일 연구원장은 “베트남철도공사와 함께 신기술 현지화 가능성을 확인한 이번 사업을 계기로 베트남 철도 현대화 사업과 유지보수 및 고속철도 건설까지 참여할 수 있도록 힘쓰겠다”고 밝혔다.

편집부 2025-02-07

물에 떠 있는 미세 플라스틱, 수상 드론으로 잡는다 KIST, 친수1) 톱니 기술 접목 수상 드론 이용한 미세 플라스틱 회수 기술 개발

- 양식장, 가정용 수처리 등 확장 가능성으로 다양한 활용 기대 최근 수돗물과 생수병은 물론, 강, 호수, 바다 등에서 미세 플라스틱이 검출되며 그 심각성이 널리 알려졌다. 기존의 수처리용 필터링 기술은 크기와 모양이 다양한 미세 플라스틱을 효과적으로 걸러 내기 어렵고, 쉽게 막히는 문제가 있다. 게다가 필터가 막히지 않더라도 작은 입자를 회수하려면 필터 망을 매우 촘촘하게 설계해서 차압2)이 크게 발생하게 되어, 필터 효율이 지나치게 낮아지는 문제가 발생한다. 더욱이 미세 플라스틱 오염이 심해지고 있는 호수, 강이나 바다와 같은 열린 공간에서는 사용할 수 없다는 단점을 가져서 실효성이 많이 떨어졌다. 1)친수(親水, Hydrophilic): 물과 잘 결합하거나 물에 쉽게 젖는 성질, 2)두 지점 간의 압력 차이를 의미, 유체(액체 또는 기체)가 이동하거나 특정 장치에서 작동하는 과정에서 발생 한국과학기술연구원(KIST) 극한소재연구센터 김성진·문명운 박사 연구팀은 새로운 차원의 미세 플라스틱 제거 기술을 개발해, 문제 해결에 중요한 전환점을 제시했다. 이들은 물의 표면장력을 활용한 친수성 톱니 구조를 기반으로 미세 플라스틱을 효율적으로 제거할 수 있는 수상 드론 기술을 구현했다. [그림 1] MP(MP, 마이크로플라스틱) 볼에 대한 친수성 톱니의 스키밍 메커니즘인접한 오목한 meniscus의 존재는 치리오스 효과를 유발하여 MP 볼이 자발적으로 톱니 쪽으로 끌리게 만듭니다. 도식에서는 물 meniscus의 주기적인 변형과 함께 MP 볼의 스키밍 과정을 보여줍니다. 스키밍된 MP 볼은 이후 모세관 접착력에 의해 물로 연결된 톱니 내에(water bridge에 의해) 단단히 고정됩니다. 연구팀이 개발한 기술의 핵심은 친수성 톱니 구조에 있다. 이 구조는 물과의 친화력으로 인해 톱니 구조 사이에 형성되는 물막(Water bridge)을 생성하며, 물의 표면장력을 극대화시켜 미세 플라스틱을 톱니 사이에 부착시키는 역할을 한다. 이 원리를 활용하면 1마이크로미터(㎛)에서 최대 4㎜ 크기까지 다양한 크기와 밀도의 미세 플라스틱을 걸러낼 수 있다. 이를 통해 기존의 필터링 기술이 크기와 모양의 한계로 인해 효과적으로 작동하지 못했던 문제를 개선하며, 필터의 막힘 현상 없이 안정적인 제거가 가능해진다. [그림 2] 다양한 유형의 MP 회수를 위한 톱니 드럼의 프로토타입(A) 실험 이미지에서는 P = H = 6㎜, 드럼 직경이 60㎜인 톱니 구조 드럼을 사용한 MP 스키밍 과정을 보여줍니다. 이 드럼은 밀리미터 크기의 PE 펠릿과 마이크로미터 크기의 PE 입자를 스키밍합니다.(B) 톱니 구조 드럼이 수조 오른쪽에 위치한 모든 MP를 제거한 후, MP가 i) 크기 2~4㎜의 PE 펠릿이든, ii) 1~2000㎛ 범위의 PE 입자(C)이든 관계없이 이를 왼쪽으로 방출하는 모습을 보여줍니다.(D) 톱니 구조 드럼이 다섯 가지 다른 MP에 대해 세 가지 드럼 회전 속도에서 보이는 회수율을 나타냅니다. 이 기술은 다양한 미세 플라스틱(Expanded Polystyrene, Polypropylene, Polyethylene 등)을 대상으로 80% 이상의 회수 효율을 보였다. 특히, 수상 드론에 친수성 톱니 구조를 접목해 바다, 호수, 강 등 넓은 수역에서도 실시간으로 미세 플라스틱을 제거할 수 있다. 드론은 가정용 로봇청소기처럼 자율적으로 이동하며 수질을 정화할 수 있어, 기존 고정형 시스템의 한계를 넘어선 활용성을 보여준다. [그림 3] 친수 톱니 기술이 접목된 수상 드론(해양 로봇 청소기 프로토타입)연속 이미지는 톱니 드럼이 장착된 실험실 규모의 프로토타입이 전진하면서 다양한 크기의 MP를 스키밍하는 모습을 보여줍니다.(아래, 왼쪽 이미지) 개방된 바다를 항해하기 위한 수상 드론형 해양 로봇 청소기.(아래, 오른쪽 이미지) 선착장이나 해안가와 가까운 지역을 수동으로 청소하기 위한 핸드-헬드 (수동형, 휴대용) 타입. 문명운 박사는 “이번 기술은 수상 드론뿐만 아니라 양식장 수처리 필터와 같은 고정형 시스템에도 적용 가능하다”라며, “가정용 수처리 필터 장치로 확장해 개인이 일상에서 사용할 수 있는 형태로도 개발할 수 있다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요 사업 및 해양경찰청사업(KIMST-20210584)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced science」 (IF 14.3, JCR 분야 8.2%)에 최신 호에 게재됐다.* 논문명: Capillary skimming of floating microplastics via a water-bridged ratchet

편집부 2025-02-07

KIST, 귀한 ‘희토류 금속’의 고효율 회수 소재 기술개발… 디지털 인프라 자원순환↑

- 폐 영구자석으로부터 희토류 금속의 회수를 통한 해외 의존도 저감 기대- 성능·생산성·경제성·적용성 향상된 섬유상 흡착 소재 개발, 산업 안정성 향상 우리나라는 리튬, 니켈, 희토류 등 핵심 광물의 95%를 수입에 의존하고 있다. 특히 희토류는 소량 첨가만으로도 물질을 화학·전기·자성·발광적 특성을 갖게 만드는 특징을 갖고 있어 최근 친환경 자동차 및 신재생 에너지 산업 분야의 핵심 소재로 그 사용량이 크게 증가하고 있다. 희귀 금속의 주요 생산국인 중국이 자원 무기화 전략을 통해 공급을 조절하고 있어, 국내 산업에 큰 부담으로 작용하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 물자원순환연구단 최재우 박사 연구팀이 최근 네오디뮴(Nd)과 디스프로슘(Dy) 등 희토류 금속을 고효율로 회수할 수 있는 섬유상 회수 소재를 개발했다고 발표했다. 이 신소재는 주로 전기차, 하이브리드차의 구동 모터, 풍력 발전, 로봇 및 항공우주 산업에서 필수적인 부품으로 사용되는 3세대 영구자석1)에 들어가는 희토류 금속(네오디뮴-철-붕소(Nd-Fe-B))을 회수하여 순환하는 소재로 희토류 공급과 산업적 안정성 문제를 해결하는 데 기여할 것으로 기대된다. 1)네오디뮴(Nd), 철(Fe), 붕소(B)를 주성분으로 하는 자석으로, 현재 상업적으로 사용되는 영구자석 중에서 가장 강력한 자속 밀도와 자력을 가짐. [그림 1] 섬유상 희토류 금속 회수 소재의 합성고분자 섬유와 금속-유기물 구조 나노 물질의 복합 구조로 구성된 섬유상 소재의 구조와 표면 분석 결과를 나타낸다. (a) 소재 형성 과정을 나타낸 도식표. (b) 고분자 섬유의 표면 작용기 개질 과정을 나타내는 샘플의 FT-IR 분석 결과. (c) 사용한 용매에 따른 나노 물질의 담지 성능. (d) 담지 용매의 종류에 따른 섬유의 FT-IR 결과. (e) 섬유 소재를 준비하는 단계에서 각 샘플들의 XRD 패턴. KIST 연구진은 효율적으로 희토류 금속을 회수하기 위해 금속-유기 구조체와 고분자 복합 섬유로 구성된 나노 구조 섬유 소재를 개발했다. 국내에서 이미 널리 활용되는 아크릴 섬유를 기반으로 제작되어 경제성과 생산성 측면에서도 우수하다. 연구진은 개발된 소재가 폐액 내에서 희토류를 쉽게 흡착하면서도 회수가 용이해 산업적 활용도가 아주 클 것으로 전망했다. [그림 2] 섬유상 소재의 희토류 금속 회수 성능(a) Nd3+및 (b) Dy3+이온에 대한 섬유의 희토류 회수 성능에 미치는 pH의 영향. 각각의 희토류 금속 이온에 대한 초기 농도와 흡착제 용량은 1,000mg/L 및 0.5g/L로, 반응 시간은 24시간 동안 별도의 pH 조절 없이 수행. 저농도의 (c) Nd3+ 및 (d) Dy3+이온에 대한 소재의 회수 효율. (e) Nd3+ 및 (f) Dy3+이온에 대한 소재의 등온 평형 곡선. 접촉 시간은 24시간이며 pH 조절 없이 수행. (g) Nd3+ 및 (h) Dy3+이온에 대한 CSCF의 회수 속도 곡선. 초기 농도는 1,000mg/L이며 pH 조절 없이 수행. (i) 흡착 소재의 Nd3+와 Dy3+의 최대 회수 용량(qm)과 (j) 회수 속도 상수 k를 최상위 논문에 보고된 흡착제들과 비교한 결과. 개발된 섬유 소재는 네오디뮴에 대해 468.60mg/g, 디스프로슘에 대해 435.13mg/g의 흡착 용량을 보여 세계 최고 수준의 성능을 기록했다. 이는 기존 흡착 소재보다 매우 높은 수치이며, 간단한 형태의 반응기에 적용할 수 있기에 회수 과정의 에너지 효율 또한 크게 개선될 수 있다. [그림 3] 희토류 금속 회수 섬유의 우수한 산업 적용성폐기된 영구자석으로부터의 희토류 회수 공정에 대한 회수 소재의 실용적 응용 가능성. (a) 초기 농도 비율이 65(Fe):25(Nd):10(Dy)인 경우, 각 이온의 pH에 따른 구성 성분도 그래프. (b) 세 가지 금속 이온에 대한 섬유 소재의 흡착 성능에 대한 분배계수(Kd), 흡착 소재를 사용하여 선택적인 희토류 회수를 예측. (c) 흡착 소재로 채워진 흡착 반응조는 동일한 무게의 입상 분말로 채워진 모듈보다 현저히 낮은 압력 강하(빠른 물질 전달 속도). 내부 이미지는 각 소재로 채워진 반응조를 나타냄. (d) 재생 전 소재의 최초 최대 흡착량(qm)과 반복 재생 이후 최대 흡착량(qm, r)의 비율을 나타낸다. 3번의 재생까지 거의 100%의 소재 재생 성능을 유지함. (e) 4회 재생 이후 NPZIF-8의 결정 구조가 붕괴되는 현상을 나타내는 재생 이후 NPZIF-8의 XRD 패턴. (f) 5번의 재생 후 CSCF 흡착제 표면의 NPZIF-8 나노입자의 전자현미경 이미지.(스케일바: 1μm) 연구팀은 이 소재가 폐 영구자석뿐 아니라 광산 배수 등 희토류 금속이 포함된 다양한 산업 폐수에서도 효과적으로 희토류를 회수할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히, 표면 개질이 용이해 다양한 산업 폐수에 대한 적용 가능성이 높아, 희귀 금속 자원 확보를 위한 기술적 대안으로 자리 잡을 전망이다. KIST 최재우 박사는 “이번에 개발한 고효율 희토류 금속 회수 소재는 기존의 입상 흡착 소재를 대체할 수 있는 기술로, 성능, 생산성, 경제성, 적용성 측면에서 뛰어난 결과를 보여 디지털 인프라 폐기물 광물 추출 생태계를 활성화 시키고, 자원순환을 통한 산업적 적용 가능성이 매우 크다”라고 연구의 의의를 설명했다. 또한 정영균 박사는 “향후 산업 폐수에서 희토류를 포함한 다양한 유용 자원을 선택적으로 회수할 수 있는 기술로 확장하여 탄소 중립과 희토류 관련 전 후방 산업에 기여할 수 있을 것”이라고 강조했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요 사업, 소재혁신선도사업(2020M3H4A3106366) 및 세종과학펠로우십(RS-2023-00209565)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Fiber Materials」 최신호에 게재됐다.* 논문명: Synergistic Effect of Core/Shell-Structured Composite Fibers: Efficient Recovery of Rare-Earth Elements from Spent NdFeB Permanent magnets

편집부 2025-02-07

나무와 풀로 만든 항공유, 항공 산업 탄소 감축 이끈다. KIST, 식물 자원을 활용한 지속 가능 항공유 개발 및 장시간 연속 운전 기술 확보

편집부 2025-02-07

극한 환경의 유해 물질 감지하는 새로운 고분자 나노소재 개발 KIST-예일대 공동연구팀, 이온-전자 혼합 전도체 기반의 새로운 나노 소재 개발

- 고온다습 환경에서 활용가능한 친환경 고내구성 센서로 다양한 응용 기대 고분자는 그 유연성과 경량성으로 인해 웨어러블 전자기기와 같은 분야에서 각광받아 왔으나, 낮은 전기적 전도성이 주요 단점으로 작용해왔다. 이에 따라 전도성을 향상시키기 위한 다양한 연구가 진행되어 왔지만, 여전히 유해한 용매를 사용해야 한다는 문제나, 극한 환경에서 성능 저하가 발생하는 등의 기술적 한계가 있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록)은 KIST 전자재료연구센터 장지수 박사와 미국 예일대학교의 Mingjiang Zhong 교수팀과의 공동연구를 통해 이온-전자 혼합 전도체 기반 고분자 합성법을 개발했다고 발표했다. 이번 연구는 기존 고분자 전도체가 가진 한계를 극복하며, 차세대 고성능 화학 센서 개발에 기여할 수 있는 혁신적인 기술로 주목받고 있다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 이온성 작용기(pendant)그룹1)을 고분자 구조에 도입하여, 독성 용매가 아닌 친환경 용매에서도 쉽게 용해될 수 있는 공액 고분자를 합성했다. 특히 이 고분자는 친환경적인 공정에서 높은 가스 감지 성능을 나타내며, 고온다습한 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있는 특성을 가진다. 이러한 기술적 진보는 웨어러블 기기, 휴대용 전자기기, 나아가 극한 환경에서도 신뢰성 있게 작동할 수 있는 다양한 전자 장치에 적용될 가능성을 열었다. 1)고분자 사슬에 결합된 이온성 작용기를 의미함. 이 그룹은 고분자의 주요 골격(백본)으로부터 측사슬 형태로 분기된 형태로 존재하며, 일반적으로 음이온성 또는 양이온성 성질을 가짐. [그림 1] KIST 연구진이 개발한 극한 환경에서 안정적인 가스 감지 가능한 소재 활용 이번 연구의 중심에는 친환경 용매(2-methylanisole)에서 용해 가능한 이온화 기반 공액 고분자 개발이 핵심이다. 기존 전도성 고분자는 주로 독성 용매를 사용해야 용해가 가능했으나, 이번에 개발된 고분자는 이온 종과 전자적 전하 운반체의 결합을 통해 전기적 전도성을 크게 향상시켰다. 연구팀은 고분자 내 음이온(TFSI-)과 양이온(IM+)을 도입해 전하 운반체의 밀도와 이동도를 증가시킴으로써, 전도성 및 안정성을 극대화했다. [그림 2] KIST 연구진이 개발한 극한 환경에서 질소 이산화물(NO2)을선택적으로 감지하는 센서 성능 연구진이 개발한 n타입 기반의 전도성 고분자인 ‘N-PBTBDTT’는 질소 이산화물(NO2)과 같은 유해 가스를 감지하는 데 있어서 매우 높은 민감도를 보였다. 질소 이산화물(NO2) 감지에 대한 민감도는 189%에 달하며, 매우 낮은 농도인 2ppb에서도 높은 검출 능력을 발휘했다. 이는 기존 센서 기술을 뛰어넘는 수준의 성능이며, 이 고분자는 80%의 높은 습도와 200°C에 이르는 고온 환경에서도 뛰어난 내구성을 보였다. 이를 통해 다양한 극한 환경에서도 안정적인 가스 감지가 가능하다는 점에서 웨어러블 기기나 산업용 센서에 폭넓게 응용될 수 있을 것으로 기대된다. KIST 장지수 박사는 “이번 연구에서 개발된 센서는 단순한 화학 센서를 넘어 다양한 응용 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 수 있다”고 설명했다. 제1저자로 참여한 이준우 교수와 신준철 박사는 “특히 화재 현장에서 유해 가스 감지가 필요한 소방관, 전시 상황에서 화학 무기 노출된 군인 등 극한 환경에서 활동하는 종사자들에게 생명을 지킬 수 있는 소재로 활용할 수 있다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST의 주요 사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 에너지 재료 분야의 권위지인 「Advanced Functional Materials」 (IF: 18.5, JCR 분야 상위 5% 이내)에 게재*됐다. * 논문명: Covalently Merging Ionic Liquids and Conjugated Polymers: A Molecular Design Strategy for Green Solvent-Processable Mixed Ion-Electron Conductors Toward High-Performing Chemical Sensors

편집부 2025-02-07

한국화학연구원, 5배 더 빨리, 2배 더 큰 면적을 생산하는 유연 페로브스카이트 태양전지 롤투롤 공정 기술 개발

편집부 2025-02-07

촉매 사용량 20분의 1로 축소, 수소 kg당 1달러 시대 앞당긴다.KIST, 고효율 수전해 촉매를 개발

편집부 2025-02-07

꿈의 온도, 250℃ 고온에서 작동하는 세계 최고 수준의 차세대 수소연료전지 기술 나온다.

- KIST, 수소연료전지의 한계 넘은 250°C 이상의 고온에서 구동하는 핵심 소재 개발- 세계 최고성능 및 내구성 달성, 수소연료전지의 친환경 모빌리티 생태계 기대 최근 자동차, 무인 항공기 등 모빌리티 산업에서 장시간 안정적인 에너지 공급 장치에 대한 수요가 높아지고 있다. 기존의 상용 배터리와 달리 에너지밀도가 높은 수소를 활용한 수소연료전지 시스템은 친환경 에너지원으로 많은 관심을 받고 있다. 현재 80°C 정도의 저온에서 작동하는 연료전지는 자동차용으로는 상용화에 이르렀으나, 고온에서 구동된다면 지금보다 시스템의 크기를 줄이고 에너지밀도를 높일 수 있어 다양한 모빌리티 분야로 적용을 확대할 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 수소‧연료전지연구단 이소영 박사, 남석우 박사(청정수소융합연구소장) 연구팀은 한국에너지공과대학교 김형준 교수 연구팀과 공동연구를 통해 꿈의 온도라 불리는 250°C 이상의 고온에서 구동할 수 있는 독자적인 연료전지 전해질막 및 막전극접합체(MEA)1)를 개발했다고 밝혔다. 연구진은 이번 연구에서 KIST의 세륨포스페이트 자가조립 기술2)에 한국에너지공과대학교의 파라-폴리벤지이미다졸(p-PBI) 합성 기술을 접목한 신규 합성법을 개발해 기존 PBI 기반 전해질막보다 150~300°C 범위에서도 뛰어난 전기화학적 성능과 내구성을 유지하는 데 성공했다. 1)연료전지에서 전해질막과 전극이 결합한 구조로, 전기화학적 반응을 통해 전기 생성 2)별도의 외부 조작 없이, 입자들이 스스로 조립하는 특성을 이용해 안정적인 고분자 구조를 형성하는 기술 연구팀은 자가 조립형 세륨포스페이트 파라-폴리벤지이미다졸 고분자 전해질막을 설계해 막전극접합체(MEA)를 구현했다. 이를 한 반응기 안에서 파라-폴리벤지이미다졸과 세륨 수소 인산염(CeHP)을 결합해 온도 상승에 따른 자가조립이 가능한 새로운 고분자 전해질막을 설계했다. 그 결과, 250°C에서도 연료전지의 에너지밀도에 영향을 미치는 수소 이온의 높은 이온전도성을 안정적으로 유지할 수 있었다. 또한 200°C 이상에서 작동 시, 고순도 수소가 아닌 메탄올과 수소저장유기물(LOHC)을 직접 연료전지에 공급할 수 있어 효율이 높아지고, 가솔린 등의 연료 인프라를 그대로 활용 가능하다는 장점까지 확보돼 높은 경제성과 지속성을 제공할 수 있다. [그림 1] SAN-CeHP-PBI 전해질막의 단일 반응기 합성 및 전해질막 제조 과정SAN-CeHP-PBI 전해질막의 단일 반응기 제조 과정 및 자가 조립형 이온전도 CeHP 채널이 형성된 고분자 전해질 막의 전자현미경 사진 이번에 개발한 ‘SAN-CeHP-PBI’ 기반의 연료전지는 250°C 조건에서 최대 출력 밀도가 세계 최고 수준인 2.35 W/㎠를 달성했으며, 80~160°C 열 사이클링 테스트3)에서 기존 대비 10배 이상의 5,000시간 이상의 장시간 운전이 가능함을 입증했다. 또한, 160~240°C 중고온 열 사이클링 테스트에서도 500시간 이상 성능 저하 없이 장시간 운전이 가능함을 확인했다. [그림 2] SAN-CeHP-PBI 전해질막의 고온연료전지 성능 비교 결과다른 연료전지 성능과의 온도별 비교 및 SAN-CeHP-PBI 전해질막의 가속 열사이클링 (80-160도 구간 및 160-240도 구간) 내구성 평가 결과, 그리고 10% CO 함유 연료에 따른 성능평가 결과 [그림 3] SAN-CeHP-PBI 전해질막 기반 고온 연료전지의 유기액상수소저장체(NEC, 메탄올) 직결 구동 성능 비교 및 에너지 효율 모식도(위 그림 설명) SAN-CeHP-PBI 전해질 막전극접합체를 이용 수소유기액상저장체(NEC: 좌, 메탄올: 우) 연결을 통한 순수 H2 연료 이용 성능과 비교 결과 및 향후 유기액상저장체 직접연료전지 개발 시 에너지 효율 모식도 (아래 그림 설명) 250도 이상에서 연료전지가 구동하게 되면 에너지밀도가 훨씬 높은 LOHC(유기액상수소저장화합물)를 이용하여 추출, 개질 등의 불필요한 과정 없이 연료전지를 직접 구동하여 기존 PEMFC 대비 에너지 효율을 극대화할 수 있음 KIST 남석우 소장은 “이번 연구 결과는 해외 선진국들의 성과를 넘는 혁신적 성과이며, 글로벌 TOP 전략연구단의 핵심 기술로 미래 에너지의 핵심이 될 수소연료전지 기술의 글로벌 패권을 선도할 것으로 기대된다”고 밝혔다. KIST 이소영 박사는 “중대형 운송수단에 탑재가능할 것으로 예상하며, 지속적인 연구개발을 통해 작동온도를 더 향상시킬 계획이다”라고 말했다. 한국에너지공과대학교의 김형준 교수는 “이 시스템은 다양한 산업에 걸쳐 지속 가능한 에너지원으로 자리매김하고 중대형 상용차, 도심 항공 모빌리티(UAM), 잠수함 등에 적용해 친환경 모빌리티 생태계 조성을 앞당길 것”이라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요 사업 및 기후·환경연구개발사업(NRF-2022M3J1A1065570) 및 나노소재기술개발사업(RS-2023-00235295) 으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Nature Energy」(IF 49.7, JCR 분야 0.3%)에 게재됐다.* 논문명 : Self-assembled network polymer electrolyte membranes for application in fuel cells at 250°C < 연구자 소개 >

편집부 2025-02-05