고분자 분리막 기술...연료전지

 온실가스 감축에서 연료전지의 수명향상까지

새로운 세계질서로 등장한 기후변화 체제에서 지구온난화의 주범인 온실가스를 줄이는 효과적인 대응방법은 이산화탄소를 적게 배출하거나 배출된 이산화탄소를 효율적으로 회수하는 것이다.

이와 관련해 최근 국내 연구진이 기존 소재보다 약 500배 정도 이산화탄소 포집 효율이 향상된 고분자막을 개발하여 온실가스의 회수와 처리에 관한 원천기술을 확보했다는 보도가 국내외 관심을 모은 바 있다.

고분자 분리막은 고분자 소재의 미세 구멍크기와 성질을 조절해 특정한 물질만 통과시키는 일종의 필터 역할을 하는 것으로 이산화탄소의 선택적 포집 및 저장을 통한 온실가스 감축뿐만 아니라, 공기 정화기, 폐수처리, 및 최근 고유가시대의 차세대 동력원으로 각광받고 있는 연료전지분야의 핵심소재 등으로 그 응용분야가 확대되고 있으며 그 기술개발의 중요성이 날로 증가하고 있다.

연료전지분야에서 고분자 전해질 분리막은 연료인 수소의 생산과 전극을 분리하고 수소 이온전도성과 내구성을 향상시키는 핵심 부품소재로서 이를 통한 연료전지의 최종성능 개선 및 수명 연장을 목표로 관련 연구개발이 활발히 진행 중이다.

연료전지분야에서 고분자 전해질 분리막 관련 주요국가의 연도별 특허출원 동향은 한국의 경우 2000년에 최초 출원하여 2006년 32건으로 활발한 출원동향을 보이고 있으며, 미국('06년 48건), 일본('06년 45건)의 출원 수준에 미치지 못하고 있으나 꾸준히 특허출원이 증가하고 있다.

또한, 고분자 전해질 분리막 기술 분야의 '91년부터 '06년까지의 한국, 일본, 미국, 및 유럽 출원건수를 대상으로 한 다출원인 분석결과 상위 출원 11개사 가 186건으로 전체의 30%를 차지하고 있으며, 그 중 한국의 삼성 SDI가 36건으로 최다 출원하였고, 일본의 Toyota Motor Corp, Asahi Glass Co Ltd 등이 그 뒤를 따르고 있으며 그 외 미국의 Ballard, DuPont, Dow Chemical, 3M 등이 다출원인으로 나타나고 있다.

고분자 전해질 분리막 관련 특허출원은 주로 고분자화 반응 및 고분자의 물리적, 화학적 개질 방법 등을 통한 저가의 높은 역학적 강도를 갖는 내열성 고분자의 개발과 수소이온전도성, 연료에 대한 차단성과 같은 기능성의 개선을 주된 내용으로 하고 있으며, 현재 이러한 연료전지를 자동차에 상용화하기 위하여 관련업체들이 핵심부품의 양산 기술 개발에 총력을 기울이고 있다.

앞으로 기후변화 및 고유가 체제의 대응기술로서 온실가스 감축에서 연료전지 효율향상까지 널리 응용되고 있는 고분자 분리막 관련기술은 그 기술적 진보와 더불어 관련 특허출원도 꾸준히 증가할 것으로 전망된다.

 

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