삼성SDI(사장 김순택)와 삼성전자종합기술원은 세계 최고 효율의 군사용 직접메탄올방식 휴대 연료전지(DMFC: Direct Methanol Fuel Cell) 개발에 성공했다고 8일 밝혔다.

이번에 공동으로 개발한 군사용 휴대 연료전지는 경쟁사 대비 연비가 14%에서 최대 54%이상 향상된 최고 효율의 연료전지로 내구성도 7~8배 이상 개선됐다. 또한 군사용으로 쓰이는 점을 감안해 360도 어느 방향으로 움직여도 사용 가능한 전방위 방향성을 부여했다.

최근 세계적으로 군대의 첨단화 작업이 가속화됨에 따라 군사용 모바일 애플리케이션이 다양해지고 이에 따른 휴대용 전력공급장치의 수요도 급격히 늘고 있다.

현재 전장과 군사작전 수행시에는 대부분 일회 사용가능 한 1차 전지나 충전방식의 2차 전지가 주로 사용되고 있지만 이 경우에는 전력공급을 위해 휴대해야할 전지의 양과 무게가 엄청날 뿐만 아니라 에너지 단가도 높다는 문제점이 지속적으로 제기돼 왔던 게 사실.

실제로 이번에 개발된 연료전지는 1·2차 전지대비 에너지 밀도가 2~3배 이상 높기 때문에 3.5kg의 연료전지 시스템을 통해 군인 한 명이 3일 (72시간)동안 연속사용 가능한 1,800Wh 에너지를 공급할 수 있다.

하지만 1차 및 2차 전지를 이용해 이와 같은 전력을 공급하기 위해서는 연료전지 대비 2배~3배 이상 무거운 8kg~10kg 이상의 전지가 필요하다.

특히 1차전지와 2차전지의 에너지 단가가 1kWh당 약 400달러와 약 20달러로 예상되는데 반해 연료전지는 그 1/2 ~ 1/10에 불과한 최대 10달러까지 비용을 대폭 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한 1차전지의 경우 한 번 사용 후 재사용이 불가능하며 2차전지의 경우 충전대기시간이 필요하고 평균 300~500회 충방전 사이클의 내구성을 가지고 있는 반면 연료전지는 충전에 필요한 대기시간 없이 연료의 교체만으로 지속적인 전력공급이 가능하고 3000시간 이상의 내구성을
가질 수 있다는 장점을 가지고 있다.

이번에 개발된 연료전지는 ▲사용자의 불규칙한 사용패턴에도 안정적인 출력이 가능하도록 하는 고유 전력제어회로를 개발 적용해 전압 안정성을 극대화했고 ▲무 방향 연료분리/혼합의 독자구조를 적용해 제품 신뢰성을 높였으며 ▲고정밀 연료공급부 및 자동 운전제어 알고리즘을 사용해 고연비 실현 및 시스템 내구성까지 확보했다.

이번에 개발된 연료전지는 미국의 공인 검증 기관인 미군 전자통신 연구개발 엔지니어링센터(U.S. Army CERDEC: U.S. Army Communication Electronics Research and Development Engineering Center)를 통해 사전 성능 평가를 수행했으며 향후 신뢰성 평가검증 과정을 거친 후 2010년 본격납품을 위한 필드테스트를 실시할 예정이다.

글로벌 시장조사 전문기관인 Frost & Sullivan에서 2007년 발표한 자료에 따르면 2013년 군사용 연료전지를 이용한 애플리케이션은 약 1억1000대로 늘어나고 이에 따른 군사용 연료전지 시장규모도 5억8000만달러 이상으로 늘어날 것이라고 예상했다.

한편 이번에 개발한 기술 플랫폼을 향후 노트PC용과 같은 휴대 전자기기 및 산업용 고에너지밀도 휴대전원으로도 확대 적용해 나갈 계획이다.

삼성SDI는 군사용 연료전지를 8일부터 10일까지 대구에서 열리는 '2009 대한민국 그린에너지 엑스포'에 출품해 전시할 예정이다.