본문/내용
1. 연료전지 시스템의 기본 원리와 작동 방식을 설명하세요.
연료전지 시스템은 수소와 산소의 화학반응을 통해 전기를 직접 생성하는 장치입니다. 주로 PEM(고분자 전해질막) 연료전지가 대표적이며, 수소는 음극에서 산화되어 전자를 방출하고, 산소는 양극에서 환원되어 수소 이온과 결합하면서 전기와 열을 발생시킵니다. 이 과정에서 수소와 산소의 화학반응은 각각 2H₂ → 4H + 4e, O₂ + 4H + 4e → 2H₂O로 나타낼 수 있으며, 전자는 외부 회로를 통해 전력을 공급합니다. 한국에너지기술연구원에서는 연료전지 시스템의 효율을 60% 이상으로 끌어올리기 위해 고차단성 촉매 개발과 전해질 개선 연구를 수행하며, 2xxx년 실증단계 실험에서 1kW 규모 시스템이 40% 이상의 안정적 성능을 보였습니다. 최근 2023년에는 수소 공급 인프라 확충과 연료전지 발전소 도입 확산으로 연간 발전효율은 전국 에너지 소비량의 약 3%를 차지하는 수준까지 성장했고, 이를 통해 연탄 및 석탄 기반 발전보다 온실가스 배출을 최대 30% 이상 감축하는 효과가 기대됩니다. 연료전지는 신재생에너지와 결합 가능하며, 긴 수명과 안정성을 바탕으로 도시 열병합 발전과 수소 충전 …