연료전지 발명은 실험만도 수백 가지를 넘어섰다

연료전지 발명은 실험만도 수백 가지를 넘어섰다

 

연료전지(Fuel Cell)는 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시키어 전기에너지를 발생시키는 장치인데 연료전지의 발명가에 대한 이야기를 알아보자.

새로운 기술적 착상 중에는 '문제없는 해답'이 있다. 그러다 해답이 발견되면 곧바로 문제가 나오기 마련인 것이 세상의 이치. 이와 같은 케이스의 발명이 연료전지이다.

 

1백 년 이상 수많은 과학자들이 이 발명에 도전했다. 그러나 이 발명의 실용화까지 성공한 사람은 단 한 사람. 케임브리지의 젊은 영국인 과학자 프란시스 베이컨이 행운의 주인공이다.

때는 1959년. 많은 과학자들이 연료전지에 도전하기 시작한 것은 전기를 발생시키거나 비축하는 데 쓰이는 세 가지의 기본방법이 정립된 19세기 초. 연료전지는 그 네 번째 방법으로, 그 역사는 영국의 과학자였던 험프리 데이비까지 거슬러 올라가게 된다.

그는 전기분해 실험을 통해 전류를 물 속에서 흐르게 하면 전류가 물을 수소와 산소로 분해하는 것을 발견했다.

또 1932년 영국의 과학자 그로브는 데이비의 실험과정을 역전시키는 데에 성공했다. 즉 수소와 산소가스를 상호작용시켜 전류를 발생시키는 데 성공한 것이다. 그러나 여기에서 얻은 전기의 양은 무시할 만큼 미약해서 '역전의 전기분해'라는 그로브의 발명은 90년 동안이나 방치되어 있었다.

이 발명, 즉 역전의 전기분해에 관심을 가진 사람이 바로 연료전지의 실용화 시대를 연 베이컨. 1932년 베이컨은 그로브의 연구논문을 보는 순간 연료전지 발명을 확신했다.

그는 실로 신중하게 연료전지의 연구계획을 세웠다. 과학자로서 또 다른 할 일이 많아 시간이 모자라는 것이 문제였지만, 연료전지의 발명이 산업발전에 미치는 영향이 지대하여 보다 시급하다고 판단했기 때문이다.

 

그러나 생각처럼 쉬운 일이 아니었다. 하루 이틀도 아니고, 1년 2년도 아닌 10년 20년의 세월이 흘렀는 데도 가닥조차 잡히지 않았다.

시도한 실험만도 수백 가지를 넘어섰다. 그런데 바로 그중에 해답이 있었다. 연구 시작 27년 만의 결과였다.

그것은 셀(전지의 한 구성단위)마다 가루로 된 다공장 평판의 두 개 전극이 여러 개 모여서 한 개의 전지를 구성한 것이었다. 그것들은 수산화칼륨의 40퍼센트 용액 속에 매달려서 1 제곱인치당 수백 파운드의 압력과 섭씨 수백도의 온도 하에서 수소와 산소가 공급되었다. 그 결과 24 볼트의 전류 5킬로와트를 얻었는데, 이 정도면 제재용의 둥근톱이나 용접 기계를 운전하기에는 충분했다.

여기에서 자신을 얻은 베이컨은 연료전지의 효율을 80퍼센트까지 증가하는 데도 성공할 수 있었다. 이것은 1파운드의 가스가 발생시킬 수 있는 전류에 해당하는 것으로, 당시로서는 믿기 어려운 사실이었다.

베이컨의 연료전지 발명소식이 전해지자 제일 먼저 관심을 가진 곳은 미국의 제너럴 일렉트릭. 이 회사는 이 연료장치를 차량에 사용하여 장치의 간소화에도 성공했다.

 

최초의 발명의 밑바탕으로 발전하여 현재는 수소연료전지를 이용한 수소차가 시중에 판매가 되고 있다.