연료전지 성능을 평가하는 최신 중성자 기술에 관한 워크숍이 국내에서 열렸다.

한국원자력연구원(원장: 박창규)은 차세대 동력원으로 주목받고 있는 연료전지의 성능을 중성자를 이용해서 평가하는 기술에 관한 국내외 최신 연구동향을 공유하기 위한 ‘연료전지 중성자 영상 및 성능평가 기술에 관한 국제 워크숍’을 3~4일 이틀간 연구원 내 국제원자력교육훈련센터(INTEC) 대강의실에서 개최했다.

한국에너지기술연구원, 포항공대, 한국중성자빔이용전문연구회와 공동 주관한 이번 워크숍은 연료전지 핵심기술을 실용화하기 위해 반드시 필요한 성능평가 기술 개발을 뒷받침하기 위한 국내외 전문가들의 초청 특강과 논문 발표 등으로 이루어졌다.

미국 국립표준기술연구소(NIST)의 데이비드 제이콥슨 박사 등 초청강사들은 △고체 전해질 연료전지(PEMFC) 연료전지의 중성자 영상 촬영 △연료전지의 수소ㆍ산소 비율을 최적화하기 위한 툴 △PEMFC의 최적 성능조건 추론 방법 등에 관해 강연했다. 

환경친화적이며 에너지 변환 효율이 높은 수소 연료전지 중에서도 차세대 자동차 동력원으로 각광받고 있는 고체 전해질 연료전지(PEMFC)는 현재 성능 향상을 위한 연구가 전 세계적으로 활발이 진행되고 있다.

PEMFC는 수소와 산소를 연료로 사용하여 전기를 발생시키는 과정에서 물이 발생하는데 물의 양이 너무 많거나 혹은 너무 적을 경우 연료전지의 성능이 급격히 떨어진다. 연료전지의 성능 향상을 위해서는 적당한 물 관리가 반드시 필요하다.

금속으로 구성된 연료전지의 내부에서 일어나는 현상을 직접 볼 수 있는 기법은 중성자 영상법(Neutron Imaging Technique)이 유일하다. 중성자 영상법은 금속은 잘 투과하고 수소 및 그 화합물(대표적으로 물)은 잘 투과하지 못하는 중성자의 특성을 이용한 것으로, 기본 원리는 의료용 X-선과 유사하다. 연료전지의 성능 향상에 중성자 영상법을 이용하기 위해서는 강력한 중성자원(neutron source)가 필요하므로 중성자 영상법을 이용한 연료전지 연구는 대부분 원자로를 가지고 있는 곳에서 활발히 진행 중이다.

원자력연구원은 지난 2004년부터 국내 유일의 연구용 원자로인 하나로의 중성자 영상장치(NRF)를 이용해 연료전지의 중성자 영상 촬영, 연료전지의 영상화 연구를 수행하고 있다.