마케팅프로그램판매 - 한국화학연구원 오근환 박사팀 성과오근환(왼쪽부터) 한국화학연구원 박사, 최원종 박사과정, 강인구 석사과정.[한국화학연구원 제공][헤럴드경제=구본혁 기자] “수소 누출 사고 원천 차단한다.”한국화학연구원은 오근환 박사 연구팀이 연료전지 및 수전해 스택의 내구성과 폭발 안전성에 직접적인 영향을 미치는 가스켓의 안전성과 효율성을 동시에 높이는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.연료전지와 수전해 장치에서는 연료, 산소, 냉각수 등이 셀 내부를 순환하는데, 내부 밀폐용 가스켓의 성능이 저하되면 시스템 효율이 떨어지고 심각한 안전사고로 이어질 수 있다.기존 불소계 및 실리콘 가스켓은 우수한 성능에도 불구하고 높은 가격과 PFAS 등 환경 규제로 활용에 제약이 있었다. 반면 실리콘과 EPDM 소재는 가격 경쟁력과 가공성은 뛰어나지만 수소 차단성과 내화학성이 부족한 한계가 있었다.연구팀은 파이렌메틸 메타크릴레이트(1-PMA)를 이용해 BNNF를 기능화함으로써 고분자 사슬과 C-C 결합을 형성하고, 소재 내부에 조밀한 네트워크 구조를 구축했다. 이를 통해 수소 분자의 투과를 효과적으로 차단하는 ‘미로 효과’를 극대화하고, 고온 및 가혹한 환경에서도 구조적 안정성을 유지하도록 했다.연구팀은 단 0.5 wt%(웨이트퍼센트, 전체 무게 중 0.5%)의 BNNF 첨가만으로도 영률과 수소 투과율 측면에서 가시적인 성능 향상을 이끌어냈다. “영률” 값이 높을수록 그 소재는 딱딱해서, 가스켓이 압력에 눌려도 모양이 잘 유지되어 밀폐 성능이 높아지는 지표로 쓰인다. 수소 투과율은 낮을수록 기체 누출을 막는 지표로 쓰인다.BNNF 첨가 시 EPDM 복합체는 영률 32.1% 증가와 수소 투과율 55.7% 감소를 이뤘으며, 실리콘 복합체도 영률 96.6% 향상, 기체 투과율 42.7% 감소 등 밀폐 성능이 향상됐다. 또한 내화학성 평가에서 225시간 동안 산성 및 알칼리 조건에 노출해도 EPDM 복합체는 각각 6.6%와 3.8%, 실리콘 복합체는 0.2%와 2.1%의 질량 손실만을 보여 우수한 안정성을 입증했다.연구팀이 완성된 BNNF 첨가 가스켓 복합체를 보여주고 있다.[한국화학연구원 제공]이번 기술은 단순한 기계적 강도 향상을 넘어 차단성, 내화학성, 전기화학적 성능을 모두 개선하며, 수소 생산, 저장, 활용 - 한국화학연구원 오근환 박사팀 성과오근환(왼쪽부터) 한국화학연구원 박사, 최원종 박사과정, 강인구 석사과정.[한국화학연구원 제공][헤럴드경제=구본혁 기자] “수소 누출 사고 원천 차단한다.”한국화학연구원은 오근환 박사 연구팀이 연료전지 및 수전해 스택의 내구성과 폭발 안전성에 직접적인 영향을 미치는 가스켓의 안전성과 효율성을 동시에 높이는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.연료전지와 수전해 장치에서는 연료, 산소, 냉각수 등이 셀 내부를 순환하는데, 내부 밀폐용 가스켓의 성능이 저하되면 시스템 효율이 떨어지고 심각한 안전사고로 이어질 수 있다.기존 불소계 및 실리콘 가스켓은 우수한 성능에도 불구하고 높은 가격과 PFAS 등 환경 규제로 활용에 제약이 있었다. 반면 실리콘과 EPDM 소재는 가격 경쟁력과 가공성은 뛰어나지만 수소 차단성과 내화학성이 부족한 한계가 있었다.연구팀은 파이렌메틸 메타크릴레이트(1-PMA)를 이용해 BNNF를 기능화함으로써 고분자 사슬과 C-C 결합을 형성하고, 소재 내부에 조밀한 네트워크 구조를 구축했다. 이를 통해 수소 분자의 투과를 효과적으로 차단하는 ‘미로 효과’를 극대화하고, 고온 및 가혹한 환경에서도 구조적 안정성을 유지하도록 했다.연구팀은 단 0.5 wt%(웨이트퍼센트, 전체 무게 중 0.5%)의 BNNF 첨가만으로도 영률과 수소 투과율 측면에서 가시적인 성능 향상을 이끌어냈다. “영률” 값이 높을수록 그 소재는 딱딱해서, 가스켓이 압력에 눌려도 모양이 잘 유지되어 밀폐 성능이 높아지는 지표로 쓰인다. 수소 투과율은 낮을수록 기체 누출을 막는 지표로 쓰인다.BNNF 첨가 시 EPDM 복합체는 영률 32.1% 증가와 수소 투과율 55.7% 감소를 이뤘으며, 실리콘 복합체도 영률 96.6% 향상, 기체 투과율 42.7% 감소 등 밀폐 성능이 향상됐다. 또한 내화학성 평가에서 225시간 동안 산성 및 알칼리 조건에 노출해도 EPDM 복합체는 각각 6.6%와 3.8%, 실리콘 복합체는 0.2%와 2.1%의 질량 손실만을 보여 우수한 안정성을 입증했다.연구팀이 완성된 BNNF 첨가 가스켓 복합체를 보여주고 있다.[한국화학연구원 제공]이번 기술은 단순한 기계적 강도 향상을 넘어 차단성, 내화학성, 전기화학적 성능을 모두 개선하며, 수소 생산, 저장, 활용 등 전 주기에 걸쳐 비불소계 가스켓의 대체 가능성을 제시했다.연구팀은 현재 조기 실증과 기술이전을 추진하고 있으며, 향후 수소전기차, 발전 마케팅프로그램판매