KR20060106361A - 연료 전지 시스템 및 그의 구동 방법 - Google Patents

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KR20060106361A
KR20060106361A KR1020050029453A KR20050029453A KR20060106361A KR 20060106361 A KR20060106361 A KR 20060106361A KR 1020050029453 A KR1020050029453 A KR 1020050029453A KR 20050029453 A KR20050029453 A KR 20050029453A KR 20060106361 A KR20060106361 A KR 20060106361A
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Abstract

본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 연료와 산소의 전기 화학적인 반응을 이용하여 기설정된 용량의 전기 에너지를 출력시키기 위한 제1 연료전지유닛과, 상기 반응을 이용하여 상기 제1 연료전지유닛 보다 상대적으로 큰 용량의 전기 에너지를 출력시키기 위한 제2 연료전지유닛과, 소정의 로드에 인가될 인가전압에 기초하여 상기 제1 연료전지유닛 및 상기 제2 연료전지유닛의 구동을 제어하는 제어유닛을 포함하며,
상기 로드에 인가될 인가전압을 검출하고, 상기 인가전압과 소정의 기준전압을 비교하여 상기 기준전압과 기준전압의 비교 데이터에 따라 상기 제1,2 연료전지유닛을 선택적으로 구동한다.
연료전지, 연료전지유닛, 스택, 연료공급부, 산소공급부, 제어유닛, 로드, 인가전압, 기준전압, 용량

Description

연료 전지 시스템 및 그의 구동 방법 {FUEL CELL SYSTEM AND DRIVING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구동 방법을 순서대로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로드의 전력 소비량에 상응하여 구동되는 연료 전지 시스템 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 메탄올과 같은 연료에 함유되어 있는 수소와, 별도로 공급되는 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.
이러한 연료 전지에 있어, 근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지 (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : PEMFC, 이하 편의상 PEMFC라 한다)는 다른 연료 전지에 비하여 출력 특성이 탁월하며 작동 온도가 낮고 아울러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지며, 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.
PEMFC는 기본적으로 시스템을 구성하기 위해 스택(stack), 연료펌프, 개질기(Reformer) 등을 구비한다. 스택은 수소와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지의 본체를 형성하며, 개질기는 연료를 개질하여 수소를 발생시키고 이 수소를 스택으로 공급한다. 그리고 연료펌프는 연료탱크에 저장된 연료를 개질기로 공급한다.
한편, PEMFC와 다른 방식의 연료 전지 시스템은 연료를 직접 스택으로 공급하여 이 연료와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell : DMFC, 이하 DMFC라 한다) 방식을 채용할 수 있다. 이러한 DMFC 방식을 채용한 연료 전지 시스템은, PEMFC 방식의 연료 전지 시스템과 달리, 개질기를 필요로 하지 않는다.
그러나, 휴대용 소형 전기기기, 예컨대 노트북 PC와 같은 로드의 경우에는 부팅시, 대기 모드시, 간단한 문서작업시, 최대출력시 등, 사용에 따라서 전력 소비량의 변화가 매우 심한 편이다. 따라서 종래의 연료 전지 시스템을 상기한 로드에 채용하는 경우, 단일의 스택에서 로드의 전력 소비량 변화에 상응하는 전력을 생성하게 되므로, 특히 저전력이 요구되는 상기 로드의 대기 모드시 로드의 전력요 구와 스택의 대응 사이에는 시간 차이가 생길 수도 있으며 이로 인해 전체 시스템의 가동 효율이 떨어질 수 있으며, 로드 및/또는 스택에 치명적인 손상이 발생할 수도 있다. 또한 급격한 전력 변화에 대응하다 보면 시스템의 펌프가 오작동하거나 고장을 일으킬 수 있어 전체 시스템의 수명을 단축시키는 주요 원인이 될 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안한 것으로서, 그 목적은 로드의 전력 소비량 변화에 용이하게 대응할 수 있는 연료 전지 시스템 및 그의 구동 방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 연료와 산소의 전기 화학적인 반응을 이용하여 기설정된 용량의 전기 에너지를 출력시키기 위한 제1 연료전지유닛과, 상기 반응을 이용하여 상기 제1 연료전지유닛 보다 상대적으로 큰 용량의 전기 에너지를 출력시키기 위한 제2 연료전지유닛과, 소정의 로드에 인가될 인가전압에 기초하여 상기 제1 연료전지유닛 및 상기 제2 연료전지유닛의 구동을 제어하는 제어유닛을 포함한다.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 제1 연료전지유닛은, 상기 연료와 산소의 반응에 의해 상기 전기 에너지를 발생시키는 제1 스택과, 상기 전기 에너지의 출력 용량에 상응하는 연료를 상기 제1 스택으로 공급하는 제1 연료공급부와, 상기 전기 에너지의 출력 용량에 상응하는 산소를 상기 제1 스택으로 공급하는 제1 산소공급부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 제2 연료전지유닛은, 상기 연료와 산소의 반응에 의해 상기 전기 에너지를 발생시키는 제2 스택과, 상기 전기 에너지의 출력 용량에 상응하는 연료를 상기 제2 스택으로 공급하는 제2 연료공급부와, 상기 전기 에너지의 출력 용량에 상응하는 산소를 상기 제2 스택으로 공급하는 제2 산소공급부를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 제어유닛는, 상기 로드에서 요구되는 상기 인가전압을 검출하는 인가전압 검출부와, 상기 검출된 인가전압에 기초하여 상기 제1,2 연료전지유닛의 구동을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 제어신호 생성부는, 상기 인가전압이 특정의 기준전압 보다 낮은 경우 상기 제1 연료전지유닛을 구동시키는 제어신호를 생성하고, 상기 인가전압이 특정의 기준전압 보다 높은 경우 상기 제2 연료전지유닛을 구동시키는 제어신호를 생성하게 된다. 대안으로서, 상기 제어신호 생성부는 상기 인가전압이 특정의 기준전압 보다 높은 경우 상기 제1,2 연료전지유닛을 구동시키는 제어신호를 생성할 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 제1,2 연료전지유닛을 구동시키는 제어신호는 상기 제1,2 스택을 동작시키는 신호인 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소 가스를 연료로 사용할 수 있으며, 메탄올과 같은 액상의 연료를 사용할 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 공기를 통해 상기 산소를 얻도록 구성될 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 제1,2 연료전지유닛이 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 구성되며, 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식으로 구성될 수도 있다.
아울러 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 로드에 소정의 인가전압을 인가하며, 연료와 산소의 전기 화학적인 반응을 이용하여 기설정된 용량의 전기 에너지를 출력시키기 위한 제1 연료전지유닛과, 상기 반응을 이용하여 상기 제1 연료전지유닛 보다 상대적으로 큰 용량의 전기 에너지를 발생시키기 위한 제2 연료전지유닛을 포함하는 연료 전지 시스템의 구동 방법에 관한 것으로,
(a) 상기 로드에 인가될 인가전압을 검출하는 단계와, (b) 상기 인가전압과 소정의 기준전압을 비교하는 단계와, (c) 상기 기준전압과 기준전압의 비교 데이터에 따라 상기 제1,2 연료전지유닛을 선택적으로 구동하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 구동 방법은, 상기 (c) 단계에서, 상기 인가전압이 상기 기준전압 보다 작으면 상기 제1 연료전지유닛을 구동한다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 구동 방법은, 상기 (c) 단계에서, 상기 인가전압이 상기 기준전압 보다 크면 상기 제2 연료전지유닛을 구동한다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 구동 방법은, 상기 (c) 단계에서, 상기 인가전압이 상기 기준전압 보다 크면 상기 제1,2 연료전지유닛을 구동한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속 하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
이 도면을 참조하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)을 설명하면, 이 연료 전지 시스템(100)은, 노트북 PC, PDA, 이동통신 단말기기 등과 같은 휴대용 전자기기(이하에서는 '로드(load)' 라고 한다.)에 장착되어 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 상기 전자기기에 기설정된 용량의 전기 에너지를 제공하는 발전 시스템으로서 구성된다.
본 시스템(100)은 연료를 개질하여 수소를 발생시키고, 이 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrode Membrane Fuel Cell; PEMFC) 방식을 채용할 수 있다.
이러한 연료 전지 시스템(100)에 사용되는 연료라 함은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등과 같이 액상 또는 기체 상태로 이루어진 연료를 통칭한다. 그러나 본 실시예에서 설명하는 연료는 액상으로 이루어진 연료를 의미한다.
그리고 본 시스템(100)은 수소와 반응하는 산소로서 별도의 저장수단에 저장된 산소 가스를 사용할 수 있으며, 공기를 사용할 수도 있다. 그러나 이하에서는 후자의 예를 설명한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(100)은, 수소 와 산소의 반응을 이용하여 기설정된 용량의 전기 에너지를 출력시키기 위한 제1 연료전지유닛(10)과, 상기한 반응을 이용하여 제1 연료전지유닛(10) 보다 상대적으로 큰 용량의 전기 에너지를 출력시키기 위한 제2 연료전지유닛(20)과, 로드에 인가될 인가전압에 기초하여 제1 연료전지유닛(10) 및 제2 연료전지유닛(20)의 구동을 제어하는 제어유닛(50)을 포함하여 구성된다.
상기에서 제1 연료전지유닛(10)은 기설정된 출력 용량 예컨대, 언급한 바 있는 로드에서 필요로 하는 최저전력에 상응하는 기준전압(P0)을 출력시키는 구조로 이루어진다. 여기서 상기한 최저전력은 예컨대, 노트북 PC와 같은 전자기기의 대기 모드에서 요구되는 전력으로서, 전자기기의 기종에 따라 그 전력값이 변할 수 있으므로 어느 특정한 값으로 한정되지 않는다.
구체적으로, 제1 연료전지유닛(10)은 상기한 기준전압(P0)에 상응하는 전기 에너지를 발생시키는 제1 스택(11)과, 상기 연료를 개질하여 수소를 발생시키고 이 수소를 제1 스택(11)으로 공급하는 제1 연료공급부(13)와, 제1 스택(11)으로 공기를 공급하는 제1 산소공급부(17)를 포함한다.
제1 스택(11)은 제1 연료공급부(13)로부터 공급되는 수소와, 제1 산소공급부(17)로부터 공급되는 공기 중의 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 고분자 전해질형 연료 전지로서 구성된다. 이러한 제1 스택(11)은 상기한 전기 에너지를 발생시키는 최소 단위의 전기 발생부(12)를 구비하는 바, 이 전기 발생부(12)는 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly: MEA)를 중심에 두고 이의 양면에 세퍼레이터(당 업계에서는 '바이폴라 플레이트'라고도 한다.)를 밀착 배치하여 구성될 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 위와 같은 최소 단위의 전기 발생부(12)를 복수로 구비하고, 이들을 연속적으로 배치함으로써 전기 발생부(12)의 집합체 구조에 의한 스택(11)을 형성할 수 있다. 이와 같은 스택(11)의 구성은 통상적인 고분자 전해질형 연료 전지의 스택 구성으로 이루어질 수 있으므로 본 명세서에서 그 자세한 설명한 생략하기로 한다.
제1 연료공급부(13)는 연료를 저장하는 제1 연료탱크(14)와, 제1 연료탱크(14)에 연결 설치되어 연료를 배출시키는 제1 연료펌프(15)와, 이 연료를 개질하여 수소를 발생시키는 개질기(16)를 구비한다. 여기서 개질기(16)는 파이프 라인 등에 의해 제1 연료탱크(14)와 제1 스택(11)에 연결 설치되어 열 에너지에 의한 개질 반응 예컨대, 수증기 개질 반응, 부분 산화 또는 자열 반응 등의 촉매 반응을 통해 상기한 연료로부터 수소를 발생시키고 이 수소를 제1 스택(11)으로 공급하는 통상적인 개질기의 구조로 이루어진다.
제1 산소공급부(17)는 파이프 라인 등에 의해 제1 스택(11)과 연결 설치되어 공기를 흡입하고, 이 공기를 제1 스택(11)으로 공급하는 공기 펌프(18)를 포함할 수 있다.
상기에서 제2 연료전지유닛(20)은 기설정된 출력 용량 즉, 제1 연료전지유닛(10)으로부터 출력되는 기준전압(P0) 보다 큰 전력을 출력시키는 구조로 이루어진다.
구체적으로, 제2 연료전지유닛(20)은 상기한 출력 용량에 상응하는 전기 에너지를 발생시키는 제2 스택(21)과, 상기 연료를 개질하여 수소를 발생시키고 이 수소를 제2 스택(21)으로 공급하는 제2 연료공급부(23)와, 제2 스택(21)으로 공기를 공급하는 제2 산소공급부(27)를 포함한다.
제2 스택(21)은 제2 연료공급부(23)로부터 공급되는 수소와, 제2 산소공급부(27)로부터 공급되는 공기 중의 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 고분자 전해질형 연료 전지로서 구성된다. 이러한 제2 스택(21)은 상기한 전기 에너지를 발생시키는 최소 단위의 전기 발생부(22)를 구비하는 바, 이 전기 발생부(22)는 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly: MEA)를 중심에 두고 이의 양면에 세퍼레이터(당 업계에서는 '바이폴라 플레이트'라고도 한다.)를 밀착 배치하여 구성될 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 위와 같은 최소 단위의 전기 발생부(22)를 복수로 구비하고, 이들을 연속적으로 배치함으로써 전기 발생부(22)의 집합체 구조에 의한 스택(21)을 형성할 수 있다.
제2 연료공급부(23)는 액상의 연료를 저장하는 제2 연료탱크(24)와, 제2 연료탱크(24)에 연결 설치되어 연료를 배출시키는 제2 연료펌프(25)와, 이 연료를 개질하여 수소를 발생시키는 개질기(26)를 구비한다. 여기서 개질기(26)는 파이프 라인 등을 통해 제2 연료탱크(24)와 제2 스택(21)에 연결 설치되어 열 에너지에 의한 개질 반응 예컨대, 수증기 개질 반응, 부분 산화 또는 자열 반응 등의 촉매 반응을 통해 상기한 연료로부터 수소를 발생시키고 이 수소를 제2 스택(21)으로 공급하는 통상적인 개질기의 구조로 이루어진다.
제2 산소공급부(27)는 파이프 라인 등을 통해 제2 스택(21)과 연결 설치되어 공기를 흡입하고, 이 공기를 제2 스택(21)으로 공급하는 공기 펌프(28)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 제1 스택(11) 및 제2 스택(21)의 출력 용량을 좌우하는 인자는 제1,2 전기 발생부(12, 22)의 적층 개수, 제1,2 전기 발생부(12, 22)로 공급되는 수소 및 산소의 양으로서 결정될 수 있다. 이 때 상기 수소와 산소의 양을 조절하기 위해서는 제1,2 연료펌프(15, 25) 및 제1,2 공기펌프(18, 28)의 펌핑력을 조절하는 방법을 이용할 수 있다.
상기한 로드에 인가될 인가전압(P1)에 기초하여 제1 연료전지유닛(10) 및 제2 연료전지유닛(20)의 구동을 제어하는 제어유닛(50)은, 인가전압 검출부(51) 및 제어신호 생성부(55)를 포함한다. 인가전압 검출부(51)는 제1,2 연료전지유닛(10, 20)이 생성하여 인가되어야 하는 전압의 크기인 상기 인가전압(P1)을 검출한다. 제어신호 생성부(55)는 인가전압 검출부(51)에서 검출된 인가전압(P1), 제1 연료전지유닛(10)의 출력 용량에 상응하는 기준전압(P0)을 각각 비교하여 이의 비교 데이터에 따라 제1 연료전지유닛(10) 및 제2 연료전지유닛(20)의 동작을 선택적으로 제어하는 제어신호를 생성한다. 본 실시예에서 제어신호 생성부(55)는 제1,2 연료전지유닛(10, 20)의 제1,2 연료펌프(15, 25) 및 제1,2 공기펌프(18, 28)의 온오프를 제어하는 신호를 생성하여 제1,2 연료펌프(15, 25) 및 제1,2 공기펌프(18, 28)에 인가함으로써 제1,2 스택(11, 21)의 동작을 제어한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구동 방법을 순서대로 보여주는 도면이다.
우선, 인가전압 검출부(51)는 로드에 인가되어야할 인가전압(P1)의 크기를 검출하여 제어신호 생성부(55)로 전달한다(S110). 제어신호 생성부(55)는 인가전압(P1)이 제1 연료전지유닛(10)의 출력 용량에 상응하는 기준전압(P0)보다 작은지를 판단한다(S120).
인가전압(P1)이 기준전압(P0)보다 작은 모드, 예컨대 낮은 전압만 인가되어도 되는 노트북 PC와 같은 로드의 대기 모드인 경우, 제어신호 생성부(55)는 제1 연료전지유닛(10)에 온신호를 인가하고, 제2 연료전지유닛(20)에 오프신호를 인가한다(S130). 그러면 제1 연료전지유닛(10)은 통상적인 고분자 전해질형 연료 전지의 구동에 의하여 상기한 모드에 상응하는 용량의 전기 에너지를 발생시키고, 이 전기 에너지를 로드에 인가한다.
한편, 인가전압(P1)이 기준전압(P0)보다 큰 경우에는, 로드에서 대기 모드 보다 많은 양의 전력을 소비하는 모드로서, 제어신호 생성부(55)는 제1 연료전지유닛(10)에 오프신호를 인가하고, 제2 연료전지유닛(20)에 온신호를 인가한다(S140). 그러면 제2 연료전지유닛(20)은 통상적인 고분자 전해질형 연료 전지의 구동에 의하여 상기한 모드에 상응하는 용량의 전기 에너지를 발생시키고, 이 전기 에너지를 로드에 인가한다.
대안으로서, 전술한 바와 같은 고전력 모드의 경우, 제어신호 생성부(55)는 제1,2 연료전지유닛(10, 20)에 온신호를 동시에 인가하여 이들 제1,2 연료전지유닛(10, 20) 모두를 구동시킬 수도 있다(S150).
이렇게 하여, 로드에 인가되는 전압의 크기에 기초하여 제1,2 연료전지유닛(10, 20)을 선택적으로 구동시킬 수 있다. 구체적으로, 로드가 저전력 모드로서 구동될 때에는 제1 연료전지유닛(10)에서 상기한 저전력에 상응하는 인가전압을 생성하여 로드로 공급하고, 로드가 고전력 모드로서 구동될 때에는 제2 연료전지유닛(10) 또는 제1,2 연료전지유닛(10, 20)에서 상기한 고전력에 상응하는 인가전압을 생성하여 로드로 공급할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도면을 참고하면, 본 실시예에 의한 연료 전지 시스템(200)은 메탄올과 같은 액상의 연료와 산소의 전기 화학적인 반응을 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 직접 메탄올형 연료 전지(DMFC: Direct Methanol Fuel Cell) 방식의 제1,2 연료전지유닛(10A, 20A)을 구성한다.
바람직하게, 상기한 제1,2 연료전지유닛(10A, 20A)은 펌프나 팬에 의하여 연료와 산소를 직접 공급받아 상기한 전기 에너지를 발생시키는 액티브형(Active Type) 연료 전지로 구성될 수 있다.
이를 위해 상기 제1,2 연료전지유닛(10A, 20A)은 전기 실시예와 달리, 개질기를 필요로 하지 않는 제1,2 연료공급부(13A, 23A)를 포함한다. 구체적으로, 본 실시예에 의한 상기 제1,2 연료전지유닛(10A, 20A)은 제1,2 스택(11A, 21A)과 제 1,2 연료공급부(13A, 23A)의 제1,2 연료탱크(14, 24)가 파이프 라인 등을 통해 직접적으로 연결 설치되는 구조로 이루어진다.
본 시스템(200)의 나머지 구성 및 구동 방법은 전기 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 로드가 저전력모드로 구동될 때에는 제1 연료전지유닛에서 인가전압을 생성하여 공급하고, 로드가 고전력모드로 구동될 때에는 제2 연료전지유닛 또는 제1,2 연료전지유닛에서 인가전압을 생성하여 공급함으로써, 시스템을 보다 효율적으로 구동시켜 전체 구동량을 감소시킬 수 있으며, 따라서 시스템의 수명을 더욱 연장시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 연료와 산소의 전기 화학적인 반응을 이용하여 기설정된 용량의 전기 에너지를 출력시키기 위한 제1 연료전지유닛;
    상기 반응을 이용하여 상기 제1 연료전지유닛 보다 상대적으로 큰 용량의 전기 에너지를 출력시키기 위한 제2 연료전지유닛; 및
    소정의 로드에 인가될 인가전압에 기초하여 상기 제1 연료전지유닛 및 상기 제2 연료전지유닛의 구동을 제어하는 제어유닛
    을 포함하는 연료 전지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 연료전지유닛은,
    상기 연료와 산소의 반응에 의해 상기 전기 에너지를 발생시키는 제1 스택과,
    상기 전기 에너지의 출력 용량에 상응하는 연료를 상기 제1 스택으로 공급하는 제1 연료공급부와,
    상기 전기 에너지의 출력 용량에 상응하는 산소를 상기 제1 스택으로 공급하는 제1 산소공급부를 포함하는 연료 전지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 연료전지유닛은,
    상기 연료와 산소의 반응에 의해 상기 전기 에너지를 발생시키는 제2 스택과,
    상기 전기 에너지의 출력 용량에 상응하는 연료를 상기 제2 스택으로 공급하는 제2 연료공급부와,
    상기 전기 에너지의 출력 용량에 상응하는 산소를 상기 제2 스택으로 공급하는 제2 산소공급부를 포함하는 연료 전지 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제어유닛는,
    상기 로드에서 요구되는 상기 인가전압을 검출하는 인가전압 검출부;
    상기 검출된 인가전압에 기초하여 상기 제1,2 연료전지유닛의 구동을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부
    를 포함하는 연료 전지 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어신호 생성부는,
    상기 인가전압이 특정의 기준전압 보다 낮은 경우 상기 제1 연료전지유닛을 구동시키는 제어신호를 생성하고,
    상기 인가전압이 특정의 기준전압 보다 높은 경우 상기 제2 연료전지유닛을 구동시키는 제어신호를 생성하는 연료 전지 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어신호 생성부는 상기 인가전압이 특정의 기준전압 보다 높은 경우 상기 제1,2 연료전지유닛을 구동시키는 제어신호를 생성하는 연료 전지 시스템.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제1,2 연료전지유닛을 구동시키는 제어신호는 상기 제1,2 스택을 동작시키는 신호인 연료 전지 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료가 수소 가스인 연료 전지 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    액상의 연료를 사용하는 연료 전지 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    공기를 통해 상기 산소를 얻도록 된 연료 전지 시스템.
  11. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제1,2 연료전지유닛이 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 구성되는 연료 전지 시스템.
  12. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제1,2 연료전지유닛이 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식으로 구성되는 연료 전지 시스템.
  13. 로드에 소정의 인가전압을 인가하며, 연료와 산소의 전기 화학적인 반응을 이용하여 기설정된 용량의 전기 에너지를 출력시키기 위한 제1 연료전지유닛과, 상기 반응을 이용하여 상기 제1 연료전지유닛 보다 상대적으로 큰 용량의 전기 에너지를 발생시키기 위한 제2 연료전지유닛을 포함하는 연료 전지 시스템의 구동 방법에 있어서,
    (a) 상기 로드에 인가될 인가전압을 검출하는 단계;
    (b) 상기 인가전압과 소정의 기준전압을 비교하는 단계; 및
    (c) 상기 기준전압과 기준전압의 비교 데이터에 따라 상기 제1,2 연료전지유닛을 선택적으로 구동하는 단계
    를 포함하는 연료 전지 시스템의 구동 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 인가전압이 상기 기준전압 보다 작으면 상기 제1 연료전지유닛을 구동하는 연료 전지 시스템의 구동 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 인가전압이 상기 기준전압 보다 크면 상기 제2 연료전지유닛을 구동하는 연료 전지 시스템의 구동 방법.
  16. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 인가전압이 상기 기준전압 보다 크면 상기 제1,2 연료전지유닛을 구동하는 연료 전지 시스템의 구동 방법.
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