그동안 미국과 일본에서 전량 수입에 의존해왔던 수소자동차 연료전지 핵심소재의 국산화에 성공했다.

한국화학연구원은 수소차 연료전지의 핵심소재인 과불화술폰산이오노머(PFSA) 합성기술을 개발하고 켐트로스에 기술이전을 실시했다고 16일 밝혔다.

과불화술폰산 이오노머는 수소차, 에너지 저장장치(ESS), 분산전원, 전해조 등에 사용된다. 특히 수소차는 환경오염 물질을 배출하지 않아 탄소중립을 실현할 수 있는 차세대 운송 수단 중 하나다.

수소차는 연료전지에서 수소와 산소의 화학적 반응으로 물이 배출되고 전기가 생성되는 원리로 움직인다. 연료전지 내의 수소이온을 통과시켜 산소와 반응을 일으키게 하는 전해질 막이 중요하다. 전해질 막인 ‘과불화술폰산 이오노머(PFSA)’제조 공정은 불소화학의 모든 기술이 집약된 기술로, 수분, 온도, 폭발성 등 여러 민감한 변수가 있고 제조 공정이 매우 까다롭고 길어 듀폰 등 일부 글로벌 기업만 제조할 수 있다. 현재 국내에서는 전량 수입에 의존하고 있는 상황이다.

화학연 불소화학소재공정 국가연구실은 지난 2018년 국내 최초로 과불화술폰산 이오노머 합성기술을 개발, 이후 상업화를 위한 생산 공정을 계속 연구해왔다.

연구실은 과불화술폰산 이오노머의 기초 원료 제조공정, 단량체로부터 과불화술폰산 이오노머 제조공정 등 상업화에 필요한 제조 공정 총 9단계를 최적화해 켐트로스에 기술 이전했다. 연구실은 현재 켐트로스와 함께 2022년 상반기 생산 개시를 목표로 100톤/년 규모의 상업생산공장 설계 및 건설, 시제품의 장기 안정성 평가 등을 추진하고 있다.

이미혜 화학연 원장은 “과불화술폰산 이오노머의 제조와 활용기술은 수소차, 에너지저장장치 등 다양한 곳에 쓰일 수 있어 국가전략산업인 그린뉴딜 및 수소산업 발전, 탄소중립 실현에 기여할 수 있다”면서 “소재·부품·장비의 핵심소재로서 그동안 일본 등 해외에서 전량 수입해온 소재를 국산화해 관련 산업을 육성할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

박인준 박사는 “PFSA 제조 공정은 진입장벽이 높아 미국, 일본, 벨기에 등 단 몇 개 선진국가만 보유하고 있다”며 “이를 국내 독자 기술로 개발해 의미가 있으며 향후 상용화가 잘 진행될 수 있도록 기업과 후속 연구를 진행하겠다”고 말했다.


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