[월간수소경제 편집부] 프라운호퍼 ISE(Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems)가 4월 1일부터 5일까지 독일에서 개최되는 세계 최대 규모의 산업박람회인 ‘하노버 메세(Hannover Messe)’에 참가해 수소전기자전거 등 수소 분야 신기술을 선보인다.

프라운호퍼 ISE의 부스는 Hall 27 내 수소 및 연료전지 분야 공동관 ‘Hydrogen + Fuel Cell Europe’에 위치해 있다. 해당 공동관은 올해로 25회째 하노버 메세에 참가하며, 올해는 20개국 170여 개사가 자사의 기술 및 제품을 선보인다. 부스 총 면적은 5,000m²에 달한다.

프라운호퍼 ISE는 이차전지를 대체할 수 있는 소형 연료전지 시스템을 개발하고 있다. 해당 시스템은 전기자전거용 파워 트레인 ‘코노드라이브(Conodrive)’를 기반으로 한다. 이번 LiteFCBike 프로젝트에서 프라운호퍼 ISE는 코노드라이브의 개발자인 호세 페르난데스(José Fernandez)와 함께 가벼우면서도 실용적인 시스템 개발에 나섰다.

이와 관련해 프라운호퍼 ISE는 주로 자동차 분야에 활용되는 PEM 타입 연료전지에 주목했다. 수소 저장에는 수소저장합금(Metal hydride) 카트리지를 이용한다. 따라서 안전 교육을 이수하지 않은 일반인들도 손쉽게 연료 카트리지를 교체할 수 있다.

수소저장합금 저장탱크의 크기를 키우거나 더 높은 압력으로 수소를 저장하면, 긴 주행거리와 짧은 충전시간을 모두 실현할 수 있다.

정격 운전 시 연료전지는 약 70W의 전력을 생산해 완충 저장 장치(buffer storage)를 충전한다. 두 개의 팬을 이용해 연료전지 스택으로 공기를 불어넣는데, 이를 이용해 수소와의 화학반응을 위한 산소를 공급하고 연료전지를 식힌다. 수소와 산소 간 화학반응으로 인해 발생하는 고온의 수증기는 배출되는 과정에서 수소저장합금 저장탱크의 온도를 높여 수소가 더 빨리 방출될 수 있도록 돕는다.

탱크와 제어장치를 포함한 전체 시스템의 크기는 348×153×47mm이며, 무게는 3.3kg이다. 수소 완충 시 270Wh의 전력을 생산할 수 있으며, 충전 압력은 30bar다. 사용자들은 소형 수전해기를 이용해 수소저장합금 저장탱크를 직접 충전할 수도 있다.

수소는 에너지 시스템 혁신에 있어 없어서는 안될 핵심 기술이다. 수소를 이용해 계절에 따른 변동성이 큰 풍력 및 태양광발전 전력을 저장하면 난방, 산업, 모빌리티 등 다양한 분야에 활용할 수 있다.