관련 통계자료 다운로드 영·호남권 차세대 전지 분야 주요인물
대구·경북지역에서는 포항공대가 유일하게 연료전지연구소를 자체 운영하면서 관련 연구개발을 주도하고 있다. 또 대구도시가스의 부설 연구기관인 대성청정에너지연구소도 기업으로서는 국내에서 유일하게 도시가스를 이용해 전기를 발생시키는 연료전지를 개발하는 등 산업화를 위한 연구개발에 주력하고 있다.
특히 대성청정에너지연구소는 지난 3월 도시가스 배관에서 공급되는 천연가스를 이용해 2㎾급 가정용 연료전지를 개발하는데 성공하는 등 업계의 연료전지개발을 선도하고 있다.
◇연료전지 분야의 영남학파들=포항공대는 연료전지연구소를 중심으로 4∼5명의 교수들이 집중적으로 연구개발에 나서고 있다. 최경만 교수(52)가 이끄는 연료전지연구소는 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell)와 함께 고분자형 연료전지에 대한 연구를 수행하고 있으며 포스코와 공동으로 분산발전용 연료전지의 상용화에 나서고 있다.
연구소장을 맡고 있는 최 교수는 고체산화물 연료전지분야에서 탁월한 연구성과를 내고 있다. 그는 특히 그동안 연료전지용 고체전해질 물질의 조성연구를 비롯, 공기 전극의 조성과 미세구조가 전극저항에 미치는 영향을 연구하는 등 기초연구를 수행해 왔으나 최근에는 상용화를 위한 스택(Stack) 개발 연구에 집중하고 있다. 또 멤스(MEMS: 초미세기계가공) 기법을 이용한 초소형 연료전지도 제작 중이다.
김동현 경북대 화학공학과 교수(51)는 메틸알콜과 도시가스를 이용해 수소를 만드는 반응기 및 촉매 분야의 전문가로 유명하다. 그는 현재 효율이 우수하고 운전이 용이한 수소 생성 반응기를 개발했으며, 이를 이용해 연료전지 자동차에 탑재 가능한 소형, 경량 메탄올 개질기(수소발생장치)를 개발하고 있다. 이 개질기는 수소를 자동차에 고압 저장하는 방식에 대한 대안으로서 높은 열효율과 신속한 기동 및 정지성능에 중점을 두고 개발중이다.
남광희 포항공대 교수(49)는 연료전지 자동차 및 하이브리드 자동차의 구동 부분과 전력용 컨버터를 주로 연구하고 있다. 기존의 내연기관과 전기모터를 함께 사용해 구동하는 하이브리드자동차와 수소와 산소를 외부에서 공급받아 화학반응으로 전기를 얻어 구동하는 연료자동차 모두 최근 급속히 인기를 끌며 각광받고 있다.
남 교수는 지난 10년전 이미 현대자동차로부터 전기자동차용 유도 전동기의 벡터 인버터 개발 연구과제를 의뢰받아 수행할 정도로 전기자동차분야에 일찍부터 발을 들여놓았다. 또 올들어서는 하이브리드 자동차 전기 구동부분에 관한 토폴로지 연구와 최적화 설계를 위한 양방향 컨버터 제어알고리듬에 주력하고 있다.
그는 또 현재 에너지관리공단으로부터 연료전지자동차 구동을 위한 전력 변환 시스템 개발에 관한 과제를 수행, 전지자동차 분야의 연구력을 과시하고 있다.
황운봉 포항공대 교수(46)는 주로 연료전지를 자동차에 탑재할때 전지성능을 최고로 높일 수 있는 체결방법에 대한 연구에서 성과를 거두고 있다. 황 교수는 다년간의 연구 끝에 최근 △연료전지 스택 체결구조 △연료전지 면압을 일정하게 하기 위한 체결장치 등 2개 분야의 미국특허를 출원하기도 했다. 그는 또 국내 자동차메이커와 공동으로 복합섬유 소재와 플라스틱 소재를 섞어 고압의 수소연료통을 제작하는 연구를 마무리하는 단계에 와 있다.
◇대성청정에너지연구소, LNG를 이용한 연료전지 개발 주역=지난 3월 도시가스를 이용한 가정용 연료전지를 개발해 주목받고 있는 이 연구소는 지난달 에너지관리공단이 시행하는 ‘대체에너지 기술개발 및 실용화평가 프로젝트’에서 연료전지 실증사업 주관기관으로 선정됐다.
대성청정에너지연구소 황정훈 연료전지팀장(44)은 지난 3월 첫선을 보인 2㎾급 가정용 연료전지 개발을 주도한 인물이다. 반도체 압력센서의 제작 및 특성을 주로 연구해 온 황 팀장은 현재 코겐(Co-gen:소형 열병합발전시스템)형 가정용 연료전지개발 프로젝트에 실무책임자로 활동하고 있다. 2㎾급 가정용 연료전지 개발에 직접 참여했던 전우철 주임연구원(32)도 현재 코겐형 연료전지 개발분야중 시스템 제어 및 열회수장치 설계 부문에 참여하고 있다. 그외 경북대 화공과를 졸업한 오원석 연구원(35)도 현재 연구소에서 선택적 산화반응에 대한 비금속(Base metal:공기 속에서 가열하면 쉽게 산화되고 또 이온화경향도 비교적 큰 금속) 촉매의 특성연구에 주력하고 있다.
◇광주, 인력은 적지만 연구력은 탁월=광주지역에서 차세대 전지를 연구하는 전문인력은 소수이다. 하지만 탄탄한 산·학 협력 시스템을 구축해 경쟁력 있는 제품과 연구결과를 속속 선보이고 있다.
김재국 전남대 신소재공학부 교수(40)는 지난 97년 미 텍사스대학원 재학시절 세계 최초로 나노입자 소재를 전극소재로 적용한 실험결과를 네이처지에 발표하는 등 일찍부터 차세대 전지 연구분야에서 두각을 나타냈다. 텍사스대 졸업식에서 최우수 박사 논문상을 수상한 김교수는 99년부터 2003년까지 4년간 미국 국립알곤연구소에서 하이브리드 전기자동차용 전극재료, 인공위성·생체의료기기용 동력장치에 대한 연구를 수행하기도 했다.
지난 2003년 전남대 교수로 부임한 그는 차세대 전지와 관련, 산자부의 석·박사 인력사업과 과기부 차세대성장동력사업, 정통부 지정연구소(ITRC)에 참여해 왔다. 지금까지 △망간계 신물질 전극제조 △나노전극합성 △바나듐(V)계 고용량 전극재료 △나노복합체 전극제조 △나노결정상 철(Fe)계전극 개발 △전극구조분석 △전기자동차용 고용량 양극재료 △고용량 양극재료 설계와 합성 등 특허 10건을 포함해 60여건의 연구성과를 발표했다.
같은 대학 최용국 화학과 교수(52)는 휴대용 기기와 전력 저장시스템, 전기 자동차에 응용 가능한 고에너지 밀도 및 장수명의 리튬 전지 연구 개발에 주력하고 있다. 이를 위해 리튬 전지를 제조해 △충·방전에 따른 전해질의 안정성 및 상호작용 △저온에서 리튬 전지의 용량향상을 위한 혼합 전해질의 특성연구 등을 수행하고 있다. 또 첨가제 및 촉매의 특성 및 온도 특성 조사 등의 전지 특성 평가 연구도 병행하고 있다.
최교수는 이와 함께 리튬 전지의 안정성 조사 및 개선, 리튬 전지의 상품화 및 경쟁력 상승 기반 기술 확보도 수행하고 있다. 이미 산·학·연 공동연구를 통해 리튬이산화망간(LiMnO2)과 리튬염화티오닐(LiSOCl 2) 전지를 개발, 산업체에 기술 이전했으며 현재 용량이 크고 안정된 음극을 개발하기 위해 로케트전기·이스퀘어텍 등 광주지역 업체와 연구를 수행중이다.
특히 최교수는 태양광 발전으로 생성된 전기에너지의 효율적 저장기술이 차세대 에너지원으로 각광받을 것으로 예상하고 전지의 용량향상을 위한 전해질과 전극, 미래형 ‘광배터리’ 개발을 위한 연구에도 착수했다.
이윤성 전남대 응용화학공학부 교수(34)는 고에너지 축적재료 및 환경 클린화 프로세스 기술 개발에 전념하고 있는 소장 학자로 꼽힌다. 대학원(석사)에서 리튬전지용 양극 활물질에 관한 연구를 수행한 이 교수는 기존 양극 활물질에서 나타나는 전지 특성 저하의 문제점을 해결하기 위해 습식법의 일종인 세라믹 박막법(sol-gel method)을 이용해 우수한 전지특성을 갖는 리튬이망간사산화물(LiMn2O4)과 리튬니켈이산화물(LiNiO2)의 합성에 성공했다.
2차 전지 및 태양충전기 전문 개발업체인 이스퀘어텍 이원재 사장(43)은 로케트전기와 삼성SDI 등지에서 소결식 니카드 전지극판과 니켈메탈수소(NiMH)전지 양극 개발에 참여했다. 지난 2000년 벤처기업을 설립한 그는 국내 최초로 리튬폴리머전지를 출시했다. 이 사장이 개발한 리튬폴리머전지는 블루투스·핸즈프리 이어세트용·모바일용·IMT 2000용 등 총 15종류로 전지외장을 파우치형으로 선택해 기존 알루미늄캔에 비해 경량화와 안전성 확보, 생산단가 절감 등의 장점을 확보했다.
이 회사 연구소장을 맡고 있는 노영배 부사장(44)은 광운대-일본 오사카대를 거쳐 삼성SDI 에너지 연구소에 입사한 뒤 고용량 음극 활물질 개발에 주력했다. 이후 전지사업팀 제조기술그룹과 개발 그룹을 거친 그는 리튬이온 원통형 전지 개발 (2000mAh), 전지소재 평가 및 리튬폴리머 생산라인을 설치한 풍부한 경험을 토대로 지난 2000년 이스퀘어텍 설립 멤버로 합류했다.
노 부사장은 기존 리튬폴리머 2차전지와 태양전지를 연계한 태양광 모바일 충전기 ‘쏠라리온(SOLARION)’을 비롯해 기존 전지에 비해 방전 특성을 최대 10배까지 향상시킨 고율 방전용 리튬이온폴리머 2차전지를 개발하는 등 회사의 신제품 연구 개발을 진두지휘하고 있다.
로케트전기 기술연구소 김남인 차장(41)은 산자부 부품소재사업 1차전지 및 리튬 2차전지 심의위원과 차세대 국가 성장 동력사업 차세대전지 분야 심의위원으로 활동중이다. 그는 지난 93년 무선호출기 전원용 공기건전지(Zinc-air battery를 개발했으며 벨코어(Bellcore) 타입 리튬폴리머전지 개발도 수행했다.
이와 함께 리튬이온폴리머 전지와 고용량 리튬설퍼전지를 개발했으며 최근에는 초박형 페이퍼 배터리 개발에 몰두하고 있다. 그는 폴리테트라 플루오르 에틸렌을 양극 바인더로 사용하는 리튬설퍼전지와 겔상 전해질 및 이를 이용한 전지 등 10여건의 국내·외 특허 및 실용신안을 출원했다.
대구=정재훈기자@전자신문, jhoon@etnews.co.kr
광주=김한식기자@전자신문, hskim@etnews.co.kr