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• 프린터로 찍어내는 수소전지…고려대, 인쇄 공정 기술 개발

  송고일 : 2026-03-17
  

  (왼쪽부터) 심준형 고려대 기계공학부 교수(연구책임자, 교신저자), 강성민 연구원(제1저자)/고려대학교 제공

  [투데이에너지 신일영 기자]고려대학교(총장 김동원)는 심준형 기계공학부 교수 연구팀이 프린터로 인쇄하듯 수소전지를 제작할 수 있는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

  연료전지는 로봇과 드론 등 고전력 미래 에너지원으로 주목받고 있다. 이에 따라 연료가 되는 수소를 기존 천연가스 개질 방식에 의존하는 ‘그레이 수소’에서 물을 전기로 분해해 생산하는 친환경 ‘그린 수소’로 전환하는 것이 글로벌 에너지 산업의 주요 과제로 떠오르고 있다.

  연구팀은 잉크젯 프린팅 공정을 활용해 연료전지와 수전해 수소 생산 장치의 핵심 부품인 프로톤 세라믹 전기화학 셀(Protonic Ceramic Electrochemical Cell, PCEC)의 전 소재를 인쇄 방식으로 제작하는 데 성공했다고 밝혔다.

  이 공정은 다양한 기능성 재료를 잉크 형태로 합성한 뒤 이를 정밀하게 적층 인쇄해 원하는 크기와 구조의 전기화학 셀을 설계·제작할 수 있는 기술이다.

  기존 연료전지 및 수전해 셀 제작에는 스크린 프린팅이나 슬롯다이 코팅 방식이 주로 사용됐다. 하지만 재료나 구조가 바뀔 경우 설비 자체를 변경해야 하는 한계가 있었다. 연구팀은 이러한 점에 주목해 동일한 장비에서 다양한 소재와 형상을 구현할 수 있는 잉크젯 프린팅 공정을 수소 에너지 분야에 적용했다.

  이 기술로 제작된 장치는 98% 이상의 고농도 수소를 생산하고 약 80% 이상의 에너지 변환 효율을 달성했다. 연구팀은 이러한 성능이 수소이온 전도 세라믹 기반 구조를 적용했기 때문이라고 설명했다.

  심준형 교수는 “잉크젯 프린팅 기술을 활용하면 핵심 부품인 셀을 인쇄하듯 설계하고 제작할 수 있어 연료전지와 수전해 수소 생산 시스템 개발 속도를 획기적으로 높일 수 있다”며 “향후 재료 조합과 구조를 자동으로 최적화하는 스마트 제조 플랫폼으로 발전시키는 것이 목표”라고 말했다.

  한편 이번 연구는 한국연구재단 ‘미래수소원천기술개발사업’ 지원을 받아 수행됐으며 국제 학술지 Chemical Engineering Journal에 지난 1일 게재됐다.

  ■용어설명

  프로톤 세라믹 전기화학 셀=가역적으로 그린 수소 생산과 전력 생산이 가능한 친환경 에너지 변환장치

  슬롯다이 코팅=좁은 틈(슬롯)을 통해 액체 코팅액을 일정한 속도로 기판 위로 밀어내어, 넓은 면적에서도 두께가 균일한 박막을 형성하는 코팅 공정

  수소이온 전도 세라믹=수소이온(H+)을 전도하는 세라믹 전해질로, 특히 고온 연료전지(SOFC)나 수전해, HyS 공정 등에서 전해질로 활용되는 소재