연료전지 뭐가 다르길래 이렇게 각광받는 걸까?

2019년 정부는 수소경제 활성화 로드맵을 발표하며, 수소를 에너지원으로 사용하기 위한 본격적인 준비에 돌입했다. 로드맵에서 핵심적으로 언급되는 기술 중 하나가 바로 '연료전지'이다. 수소 이야기를 하다가 갑자기 연료전지라니? 사실 연료전지는 수소를 에너지원으로 사용해 산소와의 화학반응을 통해 전기를 생산하는 기술이다. 오늘은 연료전지 기술은 무엇이고, 어떤 특징 때문에 이토록 각광받고 있는지 알아보려 한다.

 

 

연료전지란?

연료전지는 수소와 산소의 화학반응을 통해 전기를 생산하는 발전 장치이다. 배터리처럼 전기를 저장하는 것이 아니라, 연료를 공급받아 전기를 계속해서 만들어내는 방식이다. 쉽게 말해, 외부에서 연료를 공급받아 작동하는 작은 발전소라고 할 수 있다.

연료전지의 기본 원리는 다음과 같다. 수소는 연료극에서 전자를 잃고 수소 이온(H+)으로 분리된다. 이 수소 이온은 전해질을 통해 공기극으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 공기극으로 이동하면서 전류를 생성한다. 공기극에서는 수소 이온과 전자, 그리고 산소가 만나 물을 생성한다. 이러한 화학반응을 통해 연료전지는 전기를 생산하고 부산물로는 물만 배출하기 때문에 친환경적인 에너지원으로 주목받고 있다.

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연료전지 각광받는 이유는?

연료전지는 높은 에너지 효율을 자랑한다. 기존 내연기관은 연료를 태워 에너지를 얻는 과정에서 많은 에너지가 열로 손실되는 반면, 연료전지는 화학반응을 통해 직접 전기를 생산하기 때문에 에너지 손실이 적다.
또한, 수소를 연료로 사용하기 때문에 이산화탄소 배출량도 거의 없다. 지구온난화와 환경 문제가 심각해지는 오늘날, 연료전지는 친환경적인 에너지 솔루션으로 주목받고 있다.

 

연료전지의 특징?

연료전지는 도심 지역이나 주거 지역에서도 사용하기 적합하다. 연료전지는 소음이 적고 유해 물질 배출이 거의 없기 때문이다.

또한, 휴대용 전자 기기부터 대형 발전소까지 폭넓게 활용 가능하다. 왜냐하면 다양한 크기로 제작이 가능하기 때문이다. 예를 들어, 소형 연료전지는 스마트폰이나 노트북의 전원으로 사용될 수 있고, 대형 연료전지는 건물이나 공장에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다.

 

일반 전지와 다른 점은 무엇일까?

연료전지는 일반전지와 달리 충전이나 교체가 필요없다. 일반적인 전지(배터리)는 화학 물질을 내부에 저장하여 전기를 생산하는 방식이다. 저장된 에너지를 모두 사용하면 충전하거나 교체해야 한다. 반면, 연료전지는 외부에서 연료를 계속 공급받아 전기를 생산하기 때문에 연료만 충분하다면 계속해서 전기를 사용할 수 있다. 그러다 보니 연료만 공급되면 충전 또는 교체하는 데 시간이 소요되지 않으므로 편리하게 사용할 수 있다. 마치 자동차에 휘발유를 주입하면 바로 달릴 수 있듯이 연료전지는 연료를 공급하면 즉시 전기를 사용할 수 있는 것이다.

 

연료전지의 종류

연료전지는 사용하는 전해질의 종류에 따라 다양하게 분류된다. 대표적으로 고분자 전해질 연료전지(PEMFC), 인산현 연료전지(PAFC), 용융 탄산염 연료전지(MCFC), 고체 산화물 연료전지 등이 있다. 각각의 연료전지는 작동 온도, 효율, 용도, 장단점이 서로 다르기 때문에 용도와 상황에 맞게 선택하는 것이 중요하다.

결론

여기까지 연료전지에 대해 알아보았다. 연료전지는 친환경적이고 효율적인 미래 에너지원이다. 앞으로 기술 개발과 상용화가 더욱 진행된다면 우리 생활 전반에 걸쳐 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.