연료전지(Fuel Cell) 단전지(셀, Cell)를 적층시킨 스택(Stack)을 연구·개발한다.
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산업통상자원부는 2024년 11월 경북 포항 블루밸리 국가산업단지 일대를 수소·연료전지 특화단지로 지정하며, 2035년까지 연료전지 부품소재 국산화율 100%와 강소기업 20개사 육성을 목표로 내걸었다.[1] 한국에너지기술평가원도 무탄소 발전과 모빌리티 확대를 위한 수소연료전지 기술 개발 지원을 지속하고 있어, 스택 연구인력에 대한 수요가 이어질 것으로 보인다.[2] 학계에서는 10kW 이상 대형 고체산화물 연료전지 발전시스템이 주로 원통형 셀 설계를 중심으로 개발되고 있어, 상용화 가능한 고성능·장수명 스택 소재 연구가 앞으로도 활발할 전망이다.[3]
연료전지스택연구원은 프레스 금형으로 금속분리판을 성형하거나 셀을 적층해 스택을 조립하는 실험을 반복하는데, 국내 연구진이 개발한 스탬핑 금속분리판 기술은 기존 기계가공 대비 제조비용을 10분의 1 이하, 공정시간을 100분의 1 이하로 줄여 실험 반복 부담을 크게 낮췄다.[4] 대면적 평관형 고체산화물 셀을 이용한 양방향 스택 연구에서는 금속 부품을 절반, 밀봉재를 90% 줄인 설계가 나와 조립·해체를 반복하며 최적 구조를 검증하는 실험 환경이 한층 수월해졌다.[5] 이러한 연구는 대체로 실내 실험실에서 이뤄지지만 SOFC 스택이 600~1000도의 고온에서 작동하는 만큼, 시험 장비 주변의 고온 위험 요인을 항상 염두에 둬야 한다.[6]
한국재료연구원 연구진이 개발한 수소 이용률 100%짜리 밀폐형 연료전지 스택은 지하 주차장처럼 환기가 열악한 공간이나 무인 잠수정 등 특수 환경에도 적용할 수 있어, 연료전지스택연구원의 연구 성과가 일상 인프라부터 특수 분야까지 폭넓게 쓰일 수 있음을 보여준다.[7] 포스코홀딩스가 국내 최초로 20kW급 고온수전해 스택 모듈을 국산화해 수전해 효율 83.3%를 달성한 사례처럼, 스택 연구는 그린수소 생산 확대라는 사회적 과제와도 맞닿아 있다.[8] 이러한 스택 국산화 흐름 속에서 관련 업계도 제주도·새만금 등 재생에너지 잉여전력이 풍부한 지역에서 그린수소 생산·보급 실증사업을 추진하고 있다.[9]
연료전지스택연구원이 다루는 고정형·건설기계용 연료전지 설계·제조 기술은 2023년 산업통상자원부가 국가핵심기술로 신규 지정한 분야에 포함돼, 이를 보유한 기관은 해외 수출이나 인수합병 시 정부 사전 허가를 받아야 한다.[10] 이 조치는 자동차용 전기구동시스템 기술의 보호범위 확대와 함께 이뤄져, 수소·연료전지 기술이 국가 차원에서 전략적으로 관리되고 있음을 보여준다.[11] 스택 내부 셀들에 연료를 고르게 분배하는 매니폴드 구조가 국내에서 특허로 등록돼 있을 만큼 스택 설계 자체가 연구 성과로 축적된다.[12] 고온에서 갈라지기 쉬운 유리 실링재의 균열을 막기 위해 컴프레션 실재와 나란히 배치하는 구조 역시 국내 특허로 출원돼 있다.[13]
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