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[IT뉴스]화학연, 연료전지 스택 핵심 요소 '가스켓' 안전성·효율성 ↑

온카뱅크관리자

2025-11-02 12:07:31

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="1TQKIIx2ws">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="a799532343e5ba276f3dd5e2fe93c946b2303576c05cc9865c5bd145e9eeaf3b" dmcf-pid="tyx9CCMVsm" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="화학연의 연구 결과물. 완성된 스택과 질화붕소 나노플레이크(BNNF), BNNF 첨가 가스켓." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/02/etimesi/20251102120256385uivx.png" data-org-width="700" dmcf-mid="5RuZoo71mO" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/02/etimesi/20251102120256385uivx.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            화학연의 연구 결과물. 완성된 스택과 질화붕소 나노플레이크(BNNF), BNNF 첨가 가스켓.
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="d66b097efc106ce719b621d5d4b8a33640d92805e09064d41324d4dc51dd12fc" dmcf-pid="FWM2hhRfsr" dmcf-ptype="general">국내 연구진이 연료전지 및 수전해 스택의 내구성과 폭발 안전성에 직접적인 영향을 미치는 가스켓 안전성·효율성을 동시에 높이는 기술을 개발했다.</p>
          <p contents-hash="aecabf23fa3200ff59e823385e1b482c9d944f2f902b748f66f5bcbe032f813e" dmcf-pid="3YRVlle4Ew" dmcf-ptype="general">한국화학연구원(원장 이영국)은 오근환 박사팀이 2차원 질화붕소 나노플레이크(BNNF)를 기능화해, 실리콘과 합성고무(EPDM) 기반 실링 가스켓에 적용함으로써 기계적 강도, 수소 차단 성능, 화학적 및 열적 안정성을 동시에 높인 나노복합체 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="94e52896e43421ce71ed44f369c0822142967d2198b3452638ac2d722c77c580" dmcf-pid="0GefSSd8wD" dmcf-ptype="general">연료전지와 수전해 장치는 연료·산소·냉각수 등이 셀 내부를 순환하는데, 내부 밀폐용 가스켓 성능이 저하되면 시스템 효율이 떨어지고 안전사고로 이어질 수 있다.</p>
          <p contents-hash="3a7484deb118cc733a692274e95c7244d845725804e8117d5d3f430b6dc26a23" dmcf-pid="pHd4vvJ6sE" dmcf-ptype="general">기존 불소계, 실리콘 가스켓은 성능은 우수하지만 높은 가격과 환경 규제로 활용에 제약이 있다. 반면 실리콘과 EPDM 소재는 가격 경쟁력과 가공성은 뛰어나지만 수소 차단성과 내화학성이 부족했다.</p>
          <p contents-hash="fc4424decffc4e1611453499ea377f11f48cd67fb1a5842038cae0ef48847b25" dmcf-pid="UXJ8TTiPrk" dmcf-ptype="general">이에 연구팀은 파이렌메틸 메타크릴레이트(1-PMA)를 이용해 BNNF 소재 내부에 조밀한 네트워크 구조를 구축했다. 수소 분자 투과를 효과적으로 차단하는 '미로 효과'를 극대화하고, 고온 및 가혹한 환경에서도 구조적 안정성을 유지하도록 했다.</p>
          <p contents-hash="e895aae4e277c96d35e0642673bda96f7e49ab92eaac0a67418f77327a1cb444" dmcf-pid="uZi6yynQwc" dmcf-ptype="general">단 0.5웨이트퍼센트(wt%: 전체 무게 중 비율) BNNF 첨가만으로 영률은 소재의 딱딱한 정도로, 이것이 높을 수록 모양이 잘 유지돼 밀폐 성능이 높다.</p>
          <p contents-hash="3ec669b0c9232f199e072450642e8f2cde2fe04c84beacef7bffa1f16525140b" dmcf-pid="7h4zrr8BOA" dmcf-ptype="general">BNNF 첨가 시 EPDM 복합체는 영률 32.1% 증가와 수소 투과율 55.7% 감소를 이뤘으며, 실리콘 복합체도 영률 96.6% 향상, 기체 투과율 42.7% 감소 등 밀폐 성능이 향상됐다. 또한 내화학성 평가에서 225시간 동안 산성 및 알칼리 조건에 노출해도 EPDM 복합체는 각각 6.6%와 3.8%, 실리콘 복합체는 0.2%와 2.1%의 질량 손실만을 보여 우수한 안정성을 입증했다.</p>
          <p contents-hash="c9bf3d3e562efef3b700adadfc12e9675cced1ea4027e6bebd0749858602aa13" dmcf-pid="zl8qmm6bEj" dmcf-ptype="general">단전지 평가에서도 상용 가스켓과 동등하거나 일부 조건에서는 이를 능가하는 전류밀도를 기록했다. 특히 PEMFC 내부 압력이 균일하게 분포돼 전극 간 접촉 저항이 감소하는 효과가 관찰됐다.</p>
          <p contents-hash="905d0f56bfd1fe11b721939b7546e299987154bd9484e6e499dc656a45fedf79" dmcf-pid="qS6BssPKmN" dmcf-ptype="general">연구팀은 현재 조기 실증과 기술이전을 추진하고 있으며, 향후 수소전기차, 발전용 스택, 대형 수전해 설비 등 다양한 현장 적용이 가능할 것으로 기대된다. 이번 연구로 수입 의존도가 높은 실리콘계 가스켓 국산화 기반을 마련했다.</p>
          <p contents-hash="3b550aef7fc0db08bdc082eab8f47c57b8123712a680fdaa8b2c5849aa7d0bb8" dmcf-pid="BvPbOOQ9Da" dmcf-ptype="general">이영국 화학연 원장은 “환경 규제에 대응 가능한 비불소계 대체 소재를 확보함으로써 비용 절감과 안전성 강화를 동시에 실현할 것”이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="e61c204499c1f66ffbd9bfbd857603eac2c9111695106a9f67a47c3f405a1a07" dmcf-pid="bTQKIIx2wg" dmcf-ptype="general">이번 연구 성과는 재료·화학 분야 국제학술지 'Advanced Composites and Hybrid Materials' 10월호 논문으로 게재됐다. 오근환 화학연 박사와 강홍석 인하대 교수가 교신저자로, 최원종 화학연 학생연구원이 1저자로 참여했다.</p>
          <p contents-hash="ce3ca4163f3c33b2ac48e80529fe111f0f14592fac9f4a1931d7ec8e4ff5e758" dmcf-pid="Kyx9CCMVEo" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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