고려대학교(총장 김동원)는 기계공학부 심준형 교수 연구팀이 프린터처럼 수소전지를 제작할 수 있는 잉크젯 기반 생산 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

이번 연구는 연료전지와 수전해 수소 생산 장치의 핵심 부품인 프로톤 세라믹 전기화학 셀(PCEC)을 인쇄 방식으로 제작하는 기술을 제시한 것이다. 연구 결과는 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’에 게재됐다.

연구팀은 기능성 재료를 잉크 형태로 합성하고 이를 정밀하게 적층하는 방식으로 원하는 구조의 전기화학 셀을 제작했다. 이를 통해 동일 장비에서 다양한 소재와 형상을 구현할 수 있는 공정을 확보했다.

기존에는 스크린 프린팅이나 슬롯다이 코팅 방식이 사용돼 구조 변경 시 설비 변경이 필요했지만, 이번 기술은 설계 유연성을 크게 높인 것이 특징이다.

제작된 장치는 98% 이상의 고순도 수소를 생산하고 약 80% 수준의 에너지 변환 효율을 기록했다. 연구팀은 수소이온 전도 세라믹 구조를 적용해 성능을 개선했다고 설명했다.

심준형 교수는 “셀을 인쇄하듯 제작할 수 있어 수소 에너지 시스템 개발 속도를 높일 수 있다”며 “향후 자동 최적화 기반 스마트 제조 플랫폼으로 발전시키는 것이 목표”라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 미래수소원천기술개발사업 지원을 받아 수행됐다.