[반응공학] 인산형 연료전지의 특성과 장단점 및 국내외 기술개발 현황

1. 인산형 연료전지 개요

인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC)는 고체 전해질로 인산을 사용하는 고온 연료전지로 1960년대 후반에 개발되어 상용화된 기술이다. 인산형 연료전지는 일반적으로 150도에서 200도 수준의 작동 온도를 갖으며, 이온 전도성 인산을 전해질로 사용한다. 인산은 수용액 형태로 전극 사이에 함침되어 있어 전기화학 반응에 필요한 이온 전달이 가능하며, 이에 따라 높은 효율과 안정성을 확보할 수 있다. 특히, 인산형 연료전지는 수소뿐만 아니라 일산화탄소, 메탄 등 다양한 연료를 사용할 수 있어 연료의 선택 폭이 넓다. 이 기술은 높은 신뢰성과 내구성을 바탕으로 도시 열병합 시스템, 발전소 등 대형 전력 생산 분야에 주로 활용되고 있어 세계 각국에서 꾸준히 연구 개발이 이루어지고 있다. 2020년 기준 글로벌 인산형 연료전지 시장 규모는 약 30억 달러이며 연평균 성장률은 약 7%에 달한다. 일본, 미국, 유럽 등 선진국에서는 이미 수십 년 동안 상용화를 통해 안정적인 운영 노하우를 축적하고 있으며, 특히 일본은 도쿄 도시 전체의 열과 전력을 공급하는 대규모 연료전지 단지를 운영하며 대표적인 기술 선도국이다.…