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연료전지 기술의 특성 및 응용분야
1. 연료전지 기술의 특성
전기화학적 반응에 의해 발전되는 연료전지는 연료의 연소과정이나 터어빈 회전과 같은 기계적 운동이 없기 때문에 발전효율이 매우 높고 환경공해 발생요인이 거의 없다는 뚜렷한 특성을 가지며 이외에도 전력기술로서의 필요한 여러가지 장점을 갖고 있다.
o 효율특성
: 실질적으로 50%를 상회하는 발전 효율을 얻을 수 있기 때문에 발전부분에서의 대규모 에너지 절약이 가능함.
o 환경특성
: 환경오염의 주 원인이 되는 NOx, SOx 및 분진의 발생이 기존 화력에 비하여 무시할 정도이며터어빈등에 의한 소음발생 요인이 없으므로 실내 설치도 가능함.
o 에너지 이용특성
: 반응열을 이용하여 열과 전기를 동시에 공급하는 열병합발전 또는 복합발전에 의해 에너지의 종합 이용효율을 90%선으로 향상시킬 수 있음.
o 기타특성
: 전력기술로서 필수 요건인 발전설비의 기동정지가 용이하고 부하추종성도 매우 양호하며 설비 용량규모 또는 부하율에 관계없이 비교적 일정한 효율로 발전함. 대용량 발전소의 경우 건설면적이 상대적으로 적으며 모듈화된 대량생산으로 단기간 건설이 가능함.
2. 다양한 응용분야
연료전지의 기술적 특징과 다양한 장점은 우주산업, 전력산업, 교통산업을 포함한 여러분야에서 이용될 것으로 전망된다.
1) 현지설치형 열병합 발전
수십 kW에서 수천 kW 출력 규모의 연료전지 발전 플랜트를 전기 수요지인 호텔, 병원, 아파트, 공장 등의 거주지구, 상업지구 및 공업지구에 설치하여 연료전지에서 발생하는 열과 전기를 동시에 공급하는 방법이다. 연료전지는 특성상 소용량 발…
2) 분산배치형 발전
3) 중앙공급형 발전
4) 특수용도
그러나 현재 인산 연료전지의 경우 발전효율이 40% 정도로 최신 화력발전 수준밖에 안되고 설치비용도 아직은 비싸기 때문에 첨두 및 중간부하로서의 운용이 생각되고 있다. 대형 화력 발전소 또는 노후 발전소 대체용으로는 석탄 가스화 공정의 가스연료를 사용할 수 있는 용융탄산염 연료전지 발전 플랜트가 개발된 후라야 가능할 것으로 판단되고 있다.
4) 특수용도
특수용도로서의 연료전지 운용에는 벽지나 도서지역과 같이 전력 수급이 어려운 지역의 지역발전용 전원공급, 우주선의 전원공급, 그리고 실내에서의 작업이 필요한 지게차 및 도시환경 오염을 줄이기 위한 수송수단용 무공해 자동차의 동력원 공급 등이 있다. 이의 한 가지 예로서 최근 미국, 일본에서는 축전지와 연료전지의 결합형 전원을 도시용 버스에 응용하여 출발시에는 축전지로, 주행시에는 인산 연료전지로 구동되는 자동차를 시범운전하고 있다. 이외에도 각종 비상발전, 해저탐사선의 동력, 잠수함의 동력, 무소음의 군사용 전원, 각종 레크리이에션 장비의 전원 등 다양한 분야에로의 응용이 가능하다.