제목: 그린수소의 생산과 차세대연료전지 적용을 위한 고분자 전해질 멤브레인의 개발
(Development of polymer electrolyte membrane for pruducing green hydrogen and next generation fuelcell application)

내용: 탄소중립시대를 맞이하여 온실가스를 저감하고자 하는 노력은 정부, 산업계와 더불어서 연구자들에게도 가장 큰 이슈이다. 특히 온실가스를 포집하고 이를 이용하여 새로운 화합물을 제조하고자 하는 CCSU(Carbon Capture, Storage and Utilization) 기술에 대한 연구와 더불어서 탄소를 동력원으로 하지 않는 새로운 동력원으로 수소를 특히 친환경적인 방법으로 생산하는 수소의 생산에 관심들이 집중되고 있으며, 2050년부터는 내연기관 자동차는 자취를 감추고 이차전지와 수소연료전지를 동력원으로 하는 자동차들이 주를 이루게 될 것으로 예측되고 있다.
연료전지는 공기중의 산소와 수소를 이용해서 전기를 생산하고 물을 배출함으로써 이산화탄소 배출이 전혀없는 친환경적인 동력원으로 연구가 지속되어 오고 있다. 특히 상용화가 이루어지고 있는 PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane FuelCell)에서는 불소계 전해질이 가장 중요한 소재로서 역할을 하고 있으며, 성능과 내구성을 극대화하기 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있으나 가격적인 면과 촉매로 사용되는 백금의 희소성으로 장기적으로 여러 가지 문제점을 내포하고 있다. 이를 극복하기 위하여 수소이온전도성이 아닌 알카리이온전도성 연료전지가 대안으로 제시되고 있으며, SAMFC(Solid Alkaline Membrane FuelCell)에서는 비귀금속 촉매를 사용할 수 있고, 이론적인 효율이 높아서 기대되고 있다. 다만, 아직 알칼리 내구성에서 문제점이 있어서 이에 대한 전도기, 고분자주쇄, 멤브레인구조등에 대한 연구가 필요하다.
연료전지에 필요한 연료원인 수소를 온실가스 배출없이 생산하기 위해서는 태양광, 풍력등의 재생에너지로부터 얻는 전기로 수소를 생산하는 그린수소의 생산이 필요하며, 주로 수전해를 통해서 이루어진다. 수전해는 알칼리수전해, 양이온고분자막 수전해, 음이온고분자막 수전해로 구분이 되고 있으며, 재생에너지원의 불균일한 전기생산에 대응하기 위한 시스템으로는 음이온고분자막 수전해가 가장 적절한 방법으로 알려져 있으며, 이를 구현하기 위하여는 내구성과 음이온전도성이 우수한 고분자 멤브레인의 개발이 필요하다.