연료전지(Fuel cell)

1 연료전지 개요
 1) 연료전지 정의
   - 수소를 연료로 사용하여 전기를 만드는 장치
     * 연료의 화학반응에서 직접 전기를 얻는 방식
     * 일반적으로 수소와 산소의 전기분해의 역변환 방식으로 전기를 생성하며 메탄올 알코올도 사용된다.
   - 주요 구성요소로는 아노드(anode), 캐소드(cathod), 전해질(electrolyte)
   - 3차 전지라고 부르며 연료나 재질에 따라 PEMFC, SOFC, MCFC등 다양한 종류가 존재한다.

 2) 연료전지의 특징
   - 전력생산효율은 40~50%수준이나 배출된 열을 활용가능하다면 효율은 85%까지 가능하다.
   - 수소와 산소와 화학작용을 이용하여 전기를 만드는것으로 최종 산출물은 물, 열밖에 없어서 친환경적이다.
    (화학적 작용에 따라 약간의 일산화질소등을 배출하나 내연기관에 비해 매우 낮은 수준)
   - 연료전지에 사용되는 수소는 폭발의 위험이 있고 전해질이 독성을가지고 있으므로 취급상 주의가 필요하다.

 3) 연료전지 종류
   ① 고분자 전해질막(PEM) : 상온~100도 발전온도 / 수소 메탄올 연료 / 소형자동차
   ② 인산형(PAFC) : 150~200도 / 수소 / 분산전원
   ③ 용융탄산염(MCFC) : 600~700도 / 천연가스, 수소 / 복합발전
   ④ 고체산화물(SOFC) : 700~1000도 / 천연가스, 수소 / 복합발전
   ⑤ 알칼리형(AFC) : 상온~100도 / 수소 / 특수목적

2 연료전지의 원리
 1) 2차전지와의 차이
   - 배터리(2차전지)는 전기를 저장하는 장치이나, 연료전지는 전기를 만들어내는 발전기이다.
   - 배터리는 충전을 위한 시간이 필요하지만, 연료전지는 연료투입만으로 발전이 가능하다.
   - 배터리는 그 자체로 전기를 이용할 수 있는 장치가 되나, 연료전지는 케이스, 반응장치, 연료탱크등이 필요하다.

 2) 발전원리
   - 반응식
     * 수소반응
      H2 -> 2H+ + 2e-
     * 산소반응
      O2 + 4H+ + 4e- -> 2H2O

출처 : 네이버백과

3 연료전지의 활용
 1) 수소 연료전지
  - 건설장비용 수소연료전지 하이브리드 파워팩 관련 표준 제정 진행중
  - 수소 연료전지 지게차 관련 한국 국토부 법령 개정이 완료되어, 18년 12월부터 시행

 2) 기능안전
  - 건설기계분야의 기능안전국제표준 (ISO 19014) 제정이 진행 중
   ISO 13849-1에서 요구하는 기능안전, 부품별 PL (Performance Level) 관련 사항 검토 필요.

 3) 기타 업계동향
  - 지게차 : 미국 누적 16,000대 이상 수소전지지게차 판매
  - 드론 : 두산모빌리티이노베이션 등에서 연료전지가 적용된 드론 판매.
  - 열차: 독일 Alstom 社 적용(운행 거리: 600~800km)
  - 해양 : 화물선 냉동 컨테이너의 디젤발전기를 연료전지로 대체
  - 대형트럭 : 트럭 냉각 유닛 등의 디젤 전원시스템 대체
  - 소형택배트럭 : 미국 Fedex 등에서 적용 (주행 거리: 150마일)