“수소전지도 프린터로 찍는다”…고려대, 차세대 에너지 생산 기술 개발[세상&]

프린터처럼 ‘찍어내는’ 수소전지 제작 기술
복잡한 공정 줄이고 설계 자유도 높여

프로톤 세라믹 전기화학 셀 구성 소재 및 잉크 농도 조건별 잉크젯 프린팅 샘플. [고려대학교 제공]

[헤럴드경제=정주원 기자] 수소를 생산하고 전기를 만드는 연료전지를 ‘프린터로 출력’하듯 제작하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 생산 방식이 단순해지면서 차세대 수소 에너지 기술 상용화 속도가 빨라질 수 있다는 기대가 나온다.

고려대학교 기계공학부 연구팀은 잉크젯 프린팅 공정을 활용해 수소전지의 핵심 부품을 인쇄 방식으로 제작하는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

연료전지는 수소를 이용해 전기를 생산하는 장치로 로봇이나 드론 같은 미래 모빌리티의 주요 에너지원으로 주목받고 있다. 최근에는 화석연료 기반 ‘그레이 수소’에서 벗어나 물을 전기로 분해해 생산하는 ‘그린 수소’로 전환하는 것이 글로벌 과제로 떠오른 상황이다.

고려대 기계공학부 심준형 교수(왼쪽), 강성민 연구원의 모습. [고려대학교 제공]

이번 연구의 핵심은 연료전지와 수소 생산 장치에 들어가는 부품을 기존처럼 별도 설비로 제작하는 대신, 잉크 형태로 만들어 프린터처럼 쌓아 올리는 방식으로 구현했다는 점이다. 이를 통해 다양한 재료와 구조를 하나의 장비에서 유연하게 제작할 수 있게 됐다.

기존에는 스크린 프린팅이나 코팅 방식이 사용됐지만 재료나 구조가 바뀌면 설비 자체를 바꿔야 하는 한계가 있었다. 반면 이번 기술은 같은 장비로 다양한 설계를 구현할 수 있어 생산 효율성과 확장성이 높다는 평가다.

성능 측면에서도 의미 있는 결과가 나왔다. 연구팀이 제작한 장치는 98% 이상의 고순도 수소를 생산하고 약 80% 이상의 에너지 변환 효율을 기록했다. 수소이온 전도 세라믹 구조를 적용한 덕분이다.

이번 연구 결과는 화학공학 분야 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’에 게재됐다. 연구를 이끈 심준형 교수는 “프린팅 방식으로 연료전지를 제작할 수 있게 되면 설계와 생산 속도를 크게 높일 수 있다”며 “앞으로는 재료와 구조를 자동으로 최적화하는 스마트 제조 기술로 발전시키는 것이 목표”라고 밝혔다.