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가드넥, 수소연료전지 핵심부품 박막 GDL 국산화 - 탄소나노섬유 ‘전기방사법’ 적용, 공정 단순·가격 경쟁력 갖춰 - 2017년부터 본격 개발, 국내 특허 등록·해외시장 개척 본격화
  • 기사등록 2021-02-17 10:16:38
  • 수정 2021-06-05 07:50:42
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▲  박기호 가드넥 대표이사가 가드넥이 개발한 기체확산층(GDL)을 소개하고 있다.
가드넥(대표이사 박기호)이 수소연료전지 핵심부품인 기체확산층(GDL, Gas Diffusion Layer)의 국산화를 달성하고, 연료전지 소재, 부품 국내·외 시장 개척에 본격 나선다.

가드넥은 최근 탄소나노섬유를 이용한 박막 기체확산층(GDL) 개발에 성공했다고 밝혔다.

기체확산층(GDL)은 공기를 연료전지 셀에 골고루 확산 시키는 장치다. 발전이 잘 되려면 가스 확산이 잘 돼야하기 때문에 높은 반응가스 투과성을 갖춰야 촉매에 균일하게 연료가스인 수소와 산화제가스인 산소를 잘 공급할 수 있다. 또한 물이 가득 차는 것을 억제해야 하며, 전자전도성이 뛰어나 반응에 필요한 전자나 생성되는 전자를 잘 전도해야 하며, 여과 기능까지 갖춰 외부로부터 유입될 수 있는 이물질을 효과적으로 잘 여과해야 한다.

이에 기체확산층(GDL)을 개발한 업체는 세계에 손꼽을 만큼 몇몇 업체에 불과하며, 수소연료전지의 국산화를 위해 반드시 개발해야 할 소재로 주목되고 있다.

가드넥은 수소연료전지의 핵심부품으로 향후 시장이 커질 것을 예측하고, 지난 2017년부터 국산화 개발에 본격 나섰다.

주요 관계사와 협업을 통해 나노섬유를 콘셉트로 전기방사 설비를 이용해 나노섬유를 방사한 후 고온 열처리를 통해 얇은 박막 형태로 제작했다.

이에 가드넥의 박막 GDL은 수㎛ 크기의 수많은 홀이 있는 형태를 만족하고, 기공률이 75% 이상으로 평균적인 요구사항인 60∼70%를 넘어섰다. 또한 전기저항 2Ω 이하로 높은 전기 전도성을 가지며, 3D 네트워크 구조의 수평, 수직 방향으로서 투과성을 가지고 있다. 여기에 카본 소재로 내부식성과 50∼100㎛의 두께 조절이 가능한 것도 장점이다.

가드넥 관계자는 “선행 업체들에 비해 제조 공정이 단순하고, 두께도 얇아 가스 투과 장벽이 낮아지고, 여러 시트를 합칠 수 있어 1㎏의 수소를 가지고 기존 제품대비 전기를 더 많이 만들어 낼 수 있으며, 소형화 및 경량화가 가능하다”고 밝혔다.

가드넥은 박막 GDL과 관련해 2019년에 △특허 제 10-1984472호 △특허 제 10-2018913호 등 2건의 특허를 등록해 기술력을 인정받았다.

향후 가드넥은 국산화를 달성한 GDL을 국내뿐만 아니라 세계 시장에 내놓을 계획이다.

수소연료전지자동차 뿐만 아니라 가정용, 건물용 연료전지에도 다양하게 활용될 수 있는 만큼 점점 시장이 확대돼 가는 수소연료전지 시장에서 승산이 있다는 계산이다.

특히 가드넥의 장점은 가격 경쟁력에 있다. 가드넥 관계자에 따르면 기존 시장에 나온 제품보다 더 좋은 성능에 더 저렴한 가격으로 공급이 가능하다는 것이다.

우선 국내 기업과의 협업 및 납품을 본격적으로 타진하고, 시장이 폭발적으로 성장하고 있는 중국 및 유럽 등에 수출을 준비하고 있다.

이에 2016년부터 일본 수소연료전지박람회(FC EXPO) 등에 참가하며, 기술력을 세계 시장에 선보여 왔으며, 고객 확보를 위해 노력해 왔다.

가드넥 관계자는 “이제 기술력을 확보한 이상 업계가 만족할 만한 성능과 높은 가격 경쟁력을 무기로 적극적으로 영업활동을 펼쳐 국내 및 해외시장을 공략하겠다”고 밝혔다.
▲  전기방사된 나노섬유 시트를 감는 와인더

▲  나노섬유 시트

▲  GDL 열처리 공정에 사용되는 연속로

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