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미코, 토종 SOFC 개발 박차

연료전지·엔진 하이브리드시스템 후속과제 돌입



SOFC 스택 및 시스템 전문기업인 (주)미코(대표 전선규)가 토종 연료전지 기술력 확보를 위해 박차를 가하고 있다.

미코는 지난 2014년 6월부터 2017년 5월까지 ‘100kW급 고온 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템 엔지니어링 기술개발’을 성공적으로 완료하고 지난 10월 후속과제인 ‘5kW급 상용 고효율 연료전지-엔진 하이브리드 시스템 설계 패키지 및 시제품 개발’에 돌입했다.

한국산업기술평가관리원 과제로 진행된 ‘100kW급 고온 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템 엔지니어링 기술개발’은 국내에서 독창적으로 고안한 신개념 시스템인 연료전지-엔진 하이브리드 시스템에 대한 연구다.

효율, 경제성, 운전안정성 등 모든 측면에서 매우 유망한 기술로 이번 과제를 통해 세계 최초로 5kW급 프로토타입 고온 연료전지(SOFC)-엔진 하이브리드 발전시스템 실증에 성공하고 시스템 발전효율(DC) 59.2% 및 200시간 연속운전을 달성했다.

이번 하이브리드 시스템은 실증을 통해 발전효율 5.3%p 향상을 확인했으며 향후 100kW급 시스템으로 스케일업 시 발전효율 7.5%p 향상이 예상된다.

또한 △효율 50% 이상의 상용화 가능한 5kW급 SOFC스택 기술 △연료전지 애노드 오프가스 초희박 연소 성공 및 예혼합 압축착화(HCCI) 엔진제어기술 개발 △NOx 10ppm 이하 연소 특성 △개질기·기수분리기 기술 및 M&S 기술 등을 확보했다.

후속과제로 지난 10월 시작한 ‘5kW급 상용 고효율 연료전지-엔진 하이브리드 시스템 설계 패키지 및 시제품 개발’은 오는 2020년 12월까지 진행된다. 미코가 주관사로 에코스, 한국기계연구원, 한국에너지기술연구원, 서울대, 충남대 등이 참여기관이다.

가스터빈대비 엔진은 다양한 용량의 제품이 이미 존재하기 때문에 현재 소형 출력의 SOFC 스택 기술과 용량적 매칭성이 우수하다. 가압형 하이브리드 발전에 부적합했던 평판형 SOFC 스택의 취약점을 보완하면 상압형 하이브리드 발전이 가능하다.

선행과제에서 개발된 프로토타입 기술을 기반으로 상용화 가능한 고효율 SOFC -엔진 하이브리드 시스템 설계 패키지 및 시제품을 개발할 계획이다.

이번 과제는 △상용화를 위한 5kW급 SOFC-엔진 하이브리드 시스템 시제품 개발 △하이브리드 시스템 설계, 제조, 운전 및 효율 향상 △하이브리드 시스템 제어 알고리즘 확보 및 설계 패키지 개발 △5kW급 승압용 직류컨버터, 1.5kW급 발전기-양방향 PWM 컨버터, 6kW급 계통 연계형 양방향 컨버터 개발 △하이브리드 시스템용 엔진 설계, 운전제어 전략 및 기술확보 △양산을 고려한 중온 폐열 개질기 기술개발 △하이브리드 시스템 인증 기준 마련 및 진행 등이 이뤄진다.

이번 연구를 통해 연료전지 기반의 5kW급 건물용 고효율 발전시스템의 시장진입이 기대된다. 또한 수십~수백kW급 대용량 SOFC 상용화 시스템 개발의 기반이 될 수 있으며 건물용, 백업용, 분산발전용으로 다양한 연료전지 수요시장에 대응할 수 있다.