2016년 스마트폰 및 노트북 글로벌 시장규모는 각각 1,520백만 대(400조 원)와 155백만 대(109조 7,000억 원)로, 향후 기존 리튬전지(보조배터리)를 대체할 새로운 산업 창출과 더불어 마이크로 연료전지의 수요가 확대될 것으로 전망된다. 정부는 미래 에너지시장을 선점하기 위해 신재생에너지 표준화 및 인증지원 사업을 통해 연료전지 국제표준화 기반 조성 사업을 수행 중이며, 향후 지원 확대를 위한 로드맵 등을 작성할 계획이다.

연료전지 개요

수소에너지 기술은 물, 유기물, 화석연료 등의 화학물 형태로 존재하는 수소를 분리·생산해서 이용하며, 연료전지는 수소를 연료로 공급되는 한 재충전 없이 계속해서 전기를 생산하고, 반응 중 발생된 열은 온수 및 난방으로 이용한다.

연료전지는 수소와 산소의 화학반응으로 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술로서 생성물이 전기와 순수(純水)인 발전효율 30~40%, 열효율 40% 이상으로 총 70~80%의 효율을 갖는 기술이다. 

전해질막은 전극이 접촉되지 않는 범위에서 가능한 얇게 하고, 단위 셀은 이론적으로 전압을 1.23볼트까지 생성시킬 수 있으나, 실제는 0.7V 정도를 생산한다. 

따라서 연료전지는 필요한 전압을 위하여 겹층으로 구성하며 요구되는 출력을 얻기 위해 표준 크기의 스택을 직렬로 연결하여 상용 연료전지를 구성한다. 

▲ 그림 1. 연료전지 개요

국제표준화 동향

산업통상자원부 국가기술표준원은 최근 연료전지 국제표준화(IEC TC105) 총회와 작업반 회의를 개최했다. IEC/TC105(연료전지)는 연료전지의 용어, 시험방법, 성능평가, 안전성 등에 대해 표준화하는 기술위원회로, 1990년 설립되어 14개의 작업반을 운영하고 있다 .

이번 회의에는 연료전지기술위원회(TC105) 총회와 연료전지 보조전원(WG6), 마이크로 연료전지의 호환성(WG10), 연료전지 에너지저장 시스템(WG13) 등 3개 작업반 회의에 15개국 50여 명이 참석했다.

수소경제 실현을 위한 핵심 기술인 연료전지는 고정형(발전용, 가정용), 수송용, 휴대용 등으로 분류되며, 세계 시장규모(’23년)가 578억 달러 규모까지 확대될 것으로 예상되는 분야로 국제표준 선점을 위한 경쟁이 치열해지고 있다. 한국은 ‘마이크로 연료전지의 호환성’ 작업반(WG10) 의장을 수임하고 발전용, 수송용 등 연료전지 국제표준화 논의에 적극 대응하고 있다.

이날 주요 의제로는 휴대폰, 노트북용 마이크로 연료전지 이외도 지게차, 산업용 트럭 등의 보조전원(백업전원용) 연료전지 성능시험방법 등 총 6건의 표준안에 대해 논의했다. 특히 마이크로 연료전지 작업반(WG10)에서는 다양한 전자기기와의 호환성(전력 및 데이터 호환)에 대한 각국의 의견과 우리나라에서 제안한 신규 국제표준* 건에 대한 표준화를 위한 논의가 진행됐다. 

*노트북용 연료전지 요구사항(Micro fuel cell power systems-Power and data Interchangeability-compatibility requirements of fuel cell systems applicable to Notebook)

또한 이번 회의에는 독일 썬파이어, 일본 도시바와 파나소닉 등 연료 전지 관련 제조사, 지게차 또는 산업용 트럭 등을 생산하는 한국의 현대건설기계와 ㈜두산산업차량에서도 표준안 논의에 참여했다.

스마트폰, 노트북을 비롯해 착용 가능 컴퓨터 등의 수요 확대로 전원이 없는 장소에서의 휴대기기를 사용하고자 하는 소비자의 욕구가 증가하면서 마이크로 연료전지의 수요는 확대할 것으로 예상된다.

▲ 그림 2. 연료전지 적용 산업 분류 예

2016년 스마트폰 및 노트북 글로벌 시장규모(L社 제공)는 각각 1,520백만 대(400조 원)와 155백만 대(109조 7,000억 원)로, 향후 기존 리튬전지(보조배터리)를 대체할 새로운 산업 창출과 더불어 마이크로 연료전지의 수요가 확대될 것으로 전망된다.

▲ 그림 3. 연료전지의 규모별 사용용도 예

우리나라가 제안한 노트북용 마이크로 연료전지(1건)는 신규 표준안으로 채택해, 표준개발을 진행할 것으로 예상하고 있다. 

국가기술표준원은 연료전지산업의 표준화 역량 강화를 위하여 ’13년부터 한국에너지공단을 표준개발협력기관으로 지정하여 업계와 협의 체계를 구축하고 한국산업규격(KS)표준 및 국제표준 개발에 적극 대응하고 있으며, 신재생에너지 표준화 및 인증지원 사업을 통해 연료전지 국제표준화 기반조성 사업을 수행 중에 있으며, 향후 지원 확대를 위한 이행안(로드맵) 등을 작성할 계획이다.