21세기 수소에너지 시대의 떠오르고 있는 연료전지의 작동원리 및 연료전지발전시스템의 장점에 대하여 논하시오.(제74회 출제문제)

21세기 수소에너지 시대의 떠오르고 있는 연료전지의 작동원리 및 연료전지발전시스템의 장점에 대하여 논하시오.
1.개요
물(H2O)을 전기분해하면 음극(-)에서는 수소(H2)를 양극(+)에서는 산소(O2)를 분해 제조하는 것이 수전해법이다
연료전지란 수전해법의 반대 원리를 이용하여 직류 전기를 발전시키는 시스템으로 LNG중에서 수소를 추출하고 공기중의 산소를 이용하여 발전시키는 원리로 구성 요소는 다음과 같다

2.연료전지의 구성요소

 

1)발전부
전해액과 격막으로 되어 있고 이곳에 수소와 산소를 공급하여 전기를 발생시키는 장치이다
2)열회수장치
연료전지에서 발생된 배열을 회수하는 부분이다
3)온수 저장탱크
열회수 장치에서 배열을 회수한 온수를 저장하여 난방등의 에너지로 활용하기 위한 장치이다
4)개질기
도시가스에서 수소를 추출하여 발전부로 보내는 장치이다
5)전력 변환장치
상업전력 계통과 연결하기 위한 장치이다
6)제어장치
시스템을 종합적으로 제어하는 부분이다

3. 연료전지의 장점
1) 저공해 고효율 에너지원이다.
연료전지는 도심지에서의 대기 공해를 환상적으로 줄일 수 있다. 연료전지는 동력원의 시스템 효율이 50% 이상이고(기존 내연기관의 효율은 25% 이하이다), NOx, SOx 등의 유해 가스의 배출이 1% 이하인 청정 고효율 발전 시스템이다.
2) 차세대 에너지원이다.
70년대의 오일쇼크 이래로 선진 각국에서 꾸준히 대체에너지원의 개발에 노력을 경주하여 왔는데, 연료전지는 석유에너지 이외에 메탄올, 에탄올, 천연가스 등의 대체에너지를 이용하여 발전할수 있다. 따라서 절대적인 자원이 부족한 우리나라의 현실에서 볼 때, 연료전지는 차세대 동력원으로 주목받을 것이다.
3) 새로운 시장 잠재력이 크다.
연료전지는 금속, 전기, 전자, 기계 및 제어 산업과 부수적인 장치를 공급하는 새로운 시장이 창조될 수 있다. 이것은 역시 수십만의 전문직 직업을 창조해 낼 수 있으며, 무역 수지에 엉청난 기여를 할 것이다.

4.결론
연료전지란 LNG등을 이용한 소형 발전시스템으로서 발전부,열회수장치, 온수저장장치, 개질기, 전력변환기, 제어장치등으로 구조가 간단하고 사용이 편리하며 소음, 진동등이 없어 도심지역내의 개별 발전 시스템과 난방등의 기구로 활용도가 높을 것으로 기대된다
특히, 여름철 전력난에 심각한 우리나라에서는 연료전지에서 발생된 전력을 이용한다면 발전소 건립등에 필요한 재정을 줄일수 있으며 폐열을 이용한 난방의 효과를 얻을수 있어 기존의 발전 시스템보다 매우 효율이 높은 것이 연료전지의 장점으로 볼수 있다.