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핵심기술
핵심부품인 MEA, 셀스택, 전력변환기, 개질기, 열회수시스템, 펌프의 국산화 개발. 상기 핵심부품으로 구성된 연료전지시스템의 통합연계 및 운전기술.
최종목표
상업용 고분자 연료전지시스템으로써 AC 기준 10kW 출력을 가지며, 발전효율 30%(LHV), 종합효율 70%, 개질기 효율 75%, 스택성능 250mA/cm2 at 0.7V, 전력변환효율 91% 달성.
개발내용 및 결과
천연가스를 이용하여 수소를 생산하는 개질기, 혼합수소를 이용하여 전기와 열을 생산하는 스택, 스택에서 생산된 DC 전류

핵심기술
핵심부품인 MEA, 셀스택, 전력변환기, 개질기, 열회수시스템, 펌프의 국산화 개발. 상기 핵심부품으로 구성된 연료전지시스템의 통합연계 및 운전기술.
최종목표
상업용 고분자 연료전지시스템으로써 AC 기준 10kW 출력을 가지며, 발전효율 30%(LHV), 종합효율 70%, 개질기 효율 75%, 스택성능 250mA/cm2 at 0.7V, 전력변환효율 91% 달성.
개발내용 및 결과
천연가스를 이용하여 수소를 생산하는 개질기, 혼합수소를 이용하여 전기와 열을 생산하는 스택, 스택에서 생산된 DC 전류를 AC 전원으로 변환시키는 전력변환기, 생산된 열을 축열시키는 열회수시스템 및 관련 펌프의 국산화 개발 및 시스팀 목표 성능을 만족하는 10kW급 고분자연료전지 시스템.
기술개발배경
국내에서 기 개발된 1kW급 연료전지에 이어 국가그린에너지 로드맵에 따라 10kW급 상업용 연료전지 개발. 향 후 실증연구를 거쳐 상용화 단계에 진입 예정. 해외는 5kW~20kW급의 고분자연료전지 시스템이 판매되거나 실증운전중임. 온실가스 저감과 경제성이 우수한 고효율 연료전지의 개발 및 상용화를 통한 국내산업창출 및 수출산업화 기반구축.
핵심개발기술의 의의
본 과제의 수행에 따라 국산화된 핵심부품인 MEA, 스택, 개질기, 고효율 전력변환기, 열회수모듈 및 펌프는 단지 기술개발뿐만 아니고 국내 Supply Chain의 구축과 국산화를 달성함으로서 향 후 국내 국산화 부품에 기초한 상용화가 가능해지고 관련 지적재산을 확보.
적용분야
건물의 전력부하를 분담할 수 있는 시스템으로써 상업용 건물의 발전시스템 및 보조전원시스템, 비상전원시스템 등으로 적용할 수 있음.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 기술개발사업 보고서 초록 ... 5
• 연구개발사업 주요 연구성과 ... 11
• 목차 ... 17
• 표 차례 ... 19
• 그림 차례 ... 22
• 제 1 장 서 론 ... 30
• 제 1 절 기술개발의 중요성 및 필요성 ... 30
• 제 2 절 국내.외 관련 기술의 현황 ... 33
• 1. 국외기술현황 ... 33
• 2. 국내기술현황 ... 35
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적.경제적 파급 효과 ... 39
• 1. 기술적 측면 ... 39
• 2. 경제적 측면 ... 39
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 42
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 42
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 43
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 44
• 1. 1차년도 ... 44
• 2. 2차년도 ... 45
• 3. 3차년도 ... 46
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 48
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 48
• 1. 연구 개발 추진 상황 ... 48
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 49
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 52
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 및 역할 ... 54
• 1. 연구 개발 추진 체계 ... 54
• 2. 각 기관/기업별 역할 ... 55
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 57
• 1. 시장현황 ... 57
• 2. 시장규모 ... 61
• 제 4 장 연료전지시스템 참여기업별 상세 추진 내역 ... 65
• 제 1 절 스택 모듈 (퓨얼셀파워) ... 65
• 1. 10 kW급 고분자연료전지 셀스택 개발 ... 65
• 2. 10kW급 고분자연료전지 셀스택 성능 향상 및 개선 ... 74
• 제 2 절 개질기 모듈 (오선텍) ... 93
• 1. 개질기 연구개발 목적 ... 93
• 2. 열원 공급용 천연가스 버너 ... 94
• 3. 천연가스 수증기 개질반응 (Steam Reforming Reaction) ... 103
• 4. 수성가스화 전환 반응 (Water Gas Shift Reaction) ... 104
• 5. 선택적 산화반응 (PROX : Preferential Oxidation Reaction) ... 106
• 6. 10kW 개질기 제작 ... 107
• 7. 10kW 개질기 시스템 구성 ... 114
• 8. 10kW급 개질반응 시스템 ... 118
• 9. 결 론 ... 126
• 제 3 절 열회수장치 모듈 (귀뚜라미보일러) ... 127
• 1. 폐열회수 시스템 ... 127
• 2. BOP(물펌프) 시스템 개발 ... 163
• 3. 방열 시스템 개발 ... 207
• 제 4 절 전력변환기 모듈 (플라스포) ... 222
• 1. 기술 개발의 필요성 및 개발 목표 ... 222
• 2. 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 227
• 3. 연구개발 최종 결과 ... 306
• 제 5 절 10kW 연료전지시스템 (퓨얼셀파워) ... 313
• 1. 1차 시제품 통합 및 성능 평가 ... 313
• 2. 10kW 상업용 연료전지 시스템 성능 평가 ... 330
• 부 록 : 위탁기관 기술개발 완료 보고서 ... 361