Web Japan > NIPPONIA No.28 > Korean > Special Feature*
NIPPONIA
NIPPONIA 제28호 2004년 3월 15일 발행
TOP

특집*
연료전지는 여기까지 진화했다
이산화탄소나 유해배기가스를 뿜지 않는 깨끗한 에너지로 연료전지가 주목을 모으고있다. 세계 각국의 다양한 기업이 연구개발에 전력을 기울이는 동안, 일본의 연료전지 개발은 어디까지 진행되고 있나.
글●타카하시 코우키(高橋考輝), 사진●사카이 노부히코(坂井信彦)
사진·일러스트제공●혼다기연공업주식회사
japanese
Image Image
혼다의 연료전지차 FCX의 파워컨트롤 유니트
http://www.hondacorporate.com/fcx/
japanese

Image
위/혼다의 연료전지차 FCX 오른쪽/수소극(-)에서 전해액에 접촉한 수소는 수소이온과 전자로 나누어진다. 전자는 산소극(+)을 향해 흐르고 이 때 전기가 발생한다. 수소이온은 전해액을 통과해 산소극에서 산소와 전자와 합쳐져 물로 바뀐다. 이것이 반복된다.
japanese

연료전지란 그림과 같이 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 직접 전기를 추출하는 발전 장치다. 천연가스에서 바이오가스에 이르기까지 수소를추출할 수 있는 것이라면 무엇이든 이용할 수 있는데다가 연료를 태우지 않기 때문에 유해한 배기가스가 거의 없다. 그리고 에너지 효율이 이론적으로는 60%, 화학반응으로 발생한 열까지 이용한다면80%이상이라는 다른 발전시스템과는 비교할 수없이 높은 것이 큰 특징이다. 1960년대에 우주선의 전력원으로 실용화되었지만, 이후 석유 위기를계기로 화력발전을 대신할 발전시스템으로 세계 각국에서 개발이 진행되어 왔다.
일본에서도 1981년부터 국가 프로젝트로 10개년 계획을 두 번에 걸쳐 시행하면서 연료전지 개발이 진행되었다. 그 성과가「인산형(PAFC=Phosphoric Acid Fuel Cell)」의 실용화이다. 몇 년전 성수기에는 50~200㎾급의 PAFC가 전국에 200여기 정도로, 지금도 수십여기가 공장과 공공시설 등에서가동되고 있으며 총1만㎾정도의 전력을 생산하고있다. 단, 발전비용은 1㎾당 40만엔에서 50만엔정도로 아직 가스 터빈 발전의 두배나 들고, 그다지 폭넓게 보급되어 있다고는 할 수 없다.
프로젝트에서 개발대상이 된 연료전지중에 최근10년사이에 가장 급속하게 개발이 진행된 것은「고체고분자형 (PEMFC = Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)」이라고 불리는 타입이다.실온에서 가동하고 출력도 크기 때문에 가정용 전력원이나 자동차용 동력으로 기대가 높았기 때문이다. 2002년말에는 도요타와 혼다가 PEMFC로 발전하는 전기로 달리는 전기자동차, 즉 「연료전지차」를 완성해 내각부(內閣府) , 경제산업성(經濟産業省)등에 모두 7대를 납품했고, 혼다는 그 밖에 미국로스엔젤레스시에도 3대를 납품했다.
혼다의 연료전지차 FCX의 경우, PEMFC의 출력은 78㎾로 350기압의 고압탱크에 순수수소를156ℓ탑재하고 355㎞의 항속거리와 시속 150km의 최고속도를 실현했다. 발진과 가속시에는 배터리를 대신해 탑재된 고효율 고출력의 캐패시터(6~7페이지 참조)에서 전력을 보충하기 때문에시험주행에서도 놀라울 정도의 성능을 발휘했다.아직 한대에 1억엔이 넘는 가격과 수소 충전 설비를 어떻게 갖출지 등의 과제는 남아있지만, 항속거리와 가속성능에 어려움이 있는 전기자동차를 대신해 연료전지차가 차세대 자동차의 선두에 선 느낌이 강하다.
PEMFC에서는 순수수소 대용으로 메탄올을 연료로 하고 장치 내에서 수소를 추출해 사용하는「직접 메탄올형 (DMFC = Direct Methanol fuel Cell)」이라는 방식도 고안되고 있다.DMFC는 수소연료의 PEMFC보다 위험이 적고장비도 소형화할 수 있기 때문에 현재로서는 대기업 가전업체가 주로 노트형PC나 휴대폰의 전원으로 개발을 진행하고 있다.
2003년, 도시바가 발표한 손바닥 크기의 외장형휴대폰용 DMFC는 카트리지안의 25㏄의 메탄올로 보통 휴대용 내장 리튬전지6개분의 전력을 공급할 수 있다. 노트형PC용은 2004년, 휴대폰용도늦어도 2005년에는 시판된다고 한다.
발전해도 물만 또는 물과 미량의 이산화탄소밖에배출되지 않는 깨끗한 전원인 연료전지. 전에는 꿈으로만 여겨졌듯이 가정용 전력원으로서 보급될 날은 아직 이르지만, 우선은 휴대용 기기의 전원과자동차용이라는 형태로 우리들의 생활속에 보급되게 된다. NIPPONIA
japanese

Image Image
도쿄 아리아케(東京 有明)의 수소충전소. 가솔린차량에 주유소가 필요한 것처럼 연료전지차는 수소공급시설이 필요하다.
japanese
 
도시바에서는 연료전지를 사용한 휴대폰용 외장용 전원을 개발(오른쪽 아래). 2005년까지는 시판할 예정이다. 사진 위는 연구개발센터의 야마우찌 다카시(山內 尙)씨
http://www.toshiba.co.jp/about/press/
2003_10/pr0301.htm
japanese


BACKNEXT

NIPPONIA
TOP
   특집*    일본은 이게 이상해!?    일본생활
   여러분도 분재에 도전을!    일본의 동물들
   잘 먹겠습니다    새로운 일본 여행안내    커버 인터뷰    오늘의 일본열도