고체산화물 연료전지 상용화 앞당긴다…포스텍 연구팀, 효율·안정성 높이는 기술 개발

포스텍 한정우 교수

국내 연구진이 고체산화물 연료전지의 상용화를 앞당기는 기술을 개발했다.
　

포스텍은 20일 화학공학과 한정우 교수·박사과정 김경학씨, 카이스트 정우철 교수팀이 고체산화물 연료전지의 효율성을 떨어뜨리는 원인을 규명했다고 밝혔다.
　

연료전지는 연료 및 전해질의 종류에 따라 사용목적이 달라지며, 특성에 맞는 전극들도 제 각각이다. 연료전지의 명칭에 연료 또는 전해질의 이름을 붙여 특징을 나타낸다. 다양한 연료전지 가운데 고체산화물 연료전지는 수소와 산소를 직접 분해해 전기 에너지를 얻는다. 전극과 전해질이 모두 고체상태로 이뤄져 안정성이 높고 수소 뿐만 아니라 가스 등 다양한 연료를 직접 전기로 만들 수 있다. 전기를 가스로도 변화할 수 있어 친환경 미래 에너지원으로 크게 주목받고 있다. 특히 보편적인 발전 동력장치의 에너지 전환율은 40%정도인데 비해 고체산화물 연료전지의 에너지 효율은 80% 정도다.
　

그러나 고체를 전기로 만드는 과정에서 스트론튬(Sr)이 새어나와 시간이 지날수록 전지 성능이 떨어져 상용화가 어려운 것이 문제점으로 지적되어 왔다.
　

연구팀은 스트론튬이 새어 나오지 않아 높은 내구성을 가진 연료전지용 공기극 소재 개발을 위해 100여편의 관련 논문리뷰와 자체 연구를 통해 스트론튬 석출 현상과 표면 편석 현상의 근본적인 원인을 밝혀냈다. 또 최적의 연료전지용 공기극 물질을 설계하기 위한 7가지 방법론을 함께 제시했다. 실제 상용화에 적용될 경우, 연료전지 내구성 향상과 가격 인하, 전지 수명 증가에 도움을 줄 것으로 기대된다. 나아가 발전소와 전기자동차, 인공위성 비상전력 등 지속가능한 에너지 공급 기기 등에 폭넓게 사용할 수 있게 된다. 특히, 산소와 연료 분해를 통해 전기를 생산하기 때문에 친환경적이다.
　

한정우 교수는 "고체산화물 연료전지는 친환경적이고도 고효율의 에너지 변환장치이다. 열화현상으로 스트론튬이 석출되는 등 안정성 저하의 구체적 해결방안을 제시할 수 있게 돼 이를 통한 고체산화물 연료전지의 상용화가 기대된다"고 말했다.
　

포항= 김기태기자 ktk@yeongnam.com

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