[가스신문=최인영 기자] 수소전기차와 발전용 연료전지의 핵심부품인 스택(Stack)에 들어가는 GDL(Gas Diffusion Layer, 기체확산층) 기술로 세계 5위 자리를 지키고 있는 국내기업이 있다.

지난 2006년부터 15년간 연료전지 소재부품 연구개발에 몰두, 카본페이퍼를 이용한 GDL과 흑연펠트(Graphite Felt), MGP(Molded Graphite Paper)를 국내 최초로 상용화하는데 성공한 연료전지 소재부품제조 전문기업 (주)제이앤티지(JNTG, 대표 김태년)다.

수소차·연료전지 적용되는 'GDL'

제이앤티지의 GDL은 PEMFC(고분자전해질 연료전지)를 탑재하는 수소자동차와 PAFC(인산형 연료전지) 타입을 사용하는 발전용 연료전지에 적용 가능하다. 또 차세대 이차전지의 전극, 전자파 차폐재, 금속공기연료전지 등의 전극에도 사용할 수 있다. 부직포 공정을 이용해 97% 이상의 탄소로 이뤄진 흑연펠트를 개발한 제이앤티지는 전량 수입에 의존하던 산화환원 흐름전지의 전극을 국산화하는데 성공한 것이다. 균일한 두께와 원활한 물질 이동, 낮은 전기저항성 등 내구성도 높여 해외시장에서도 기술력을 인정받고 있다.

GDL은 연료와 부산물의 물질이동성을 높이는 것이 기술의 핵심이다. 탄소섬유를 일정 길이로 잘라 물에 용해한 후 초지해 페이퍼를 생산, 다양한 기능을 부여하는 방식이다.

즉 연료전지 스택의 전기생산력을 높이기 위해 단위면적당 수소와 산소의 반응력을 높이는 기술이다. 이를 위해 수소 확산통로를 비롯해 수소와 산소의 화학반응 후 만들어지는 물을 제거하는 기능을 부여한다. 또 연료전지에서 만들어진 전기가 이동할 수 있는 전도체로서의 역할과 얇은 스택을 고정시키는 지지체로서의 기능도 수행한다.

또한 GDL은 촉매층과 집전체인 biopolar plare와의 계면저항을 감소시키도록 설계돼 있을 뿐만 아니라 제품의 두께, 기공분포도, 기공율, 평활도 등의 성질이 균일한 특성을 갖고 있어 소비자의 요구와 연료전지 설치환경에 맞춰 GDL의 구조를 조절해 공급할 수 있다.

자체 공정으로 해외수출 증대

향후 국내 수소전기자동차에 GDL을 공급예정인 제이앤티지는 앞서 2017년에 이미 중국에 제품을 수출하고 있다.

김태년 제이앤티지 대표는 “중국이 수소차 시장에 적극 투자하면서 S사, W사, B 사 등 중국 주요 자동차제조업체에 자사의 GDL을 수출하고 있다”면서 “지난해 자사 매출액의 75% 이상이 중국에서 벌어들인 금액이었다”고 설명했다.

김 대표는 또 “현재 GDL 생산을 위해 플랜트설비 1개 라인 운영하고 있는데 내달부터는 2개 라인을 가동할 예정이다”며 “라인 증설을 통해 연간 4만5000대에 이르는 차량을 생산할 수 있는 GDL 설비를 구축한 셈”이라고 덧붙였다.

그는 내년 하반기에는 수송용 차량에 적용할 수 있는 GDL 연구개발에 매진할 계획을 밝히며, 2030년에는 연간 40만대에 이르는 수소차를 생산할 수 있는 공장설비를 증설하는 것이 최종목표라고 강조했다.

현재 제이앤티지는 세계시장에서 독일의 SGL, 일본의 도레이보다 GDL 기술력이 앞선다는 평가를 받고 있다

제이앤티지의 GDL은 수소연료전지차, 고정식 연료전지뿐만 아니라 드론, 수전해설비, ESS(에너지저장시스템) 등 전기를 필요로 하는 모든 분야에 적용할 수 있는 사업확장성을 지니고 있다.

특히 연료전지 스택 제조원가의 15%, 수소차 제조원가의 5%를 차지하고 있는 GDL의 국산화는 외화유출 방지는 물론 중국, 유럽 등 수출을 통한 외화획득이라는 효과를 올릴 수 있어 의미를 더한다.