포스텍, 고체산화물 연료전지 효율 높이는 방법론 제시

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포스텍 연구팀이 시간이 지날수록 연료전지의 성능이 떨어지는 문제를 해결하는 기술을 개발했다. 연료전지 상용화를 크게 앞당길 것으로 기대된다.

포스텍(총장 김도연)은 김경학 화학공학과 박사과정과 한정우 교수, 정우철 KAIST 교수팀이 공동으로 고체산화물 연료전지의 효율을 떨어뜨리는 고질적 문제점인 '스트론튬(Sr)'이 나오지 않는 방법을 고안했다고 20일 밝혔다.

고체산화물 연료전지는 전극과 전해질이 모두 고체로 이뤄져 안정성이 높다. 수소 뿐만 아니라 가스와 같은 다양한 연료를 직접 전기로 만들 수 있고, 반대로 전기를 가스로도 변환할수 있어 친환경 미래 에너지원으로 주목받고 있다.

하지만 고체로 만들어졌기때문에 전기를 생성하는 반응을 위해서는 높은 온도를 필요로 한다. 고온에서 산소를 환원시키며 전자를 생성시키는 공기극에 변형이 생겨 산화물 표면에 스트론튬이 새어나오면서 시간이 지날수록 전지 성능이 떨어진다. 이는 상용화의 걸림돌로 작용해왔다.

연구팀은 스트론튬이 새어 나오지 않아 높은 내구성을 가진 연료전지용 공기극 소재 개발을 위해 100여 편의 관련 논문리뷰와 자체 연구 결과를 바탕으로 스트론튬 석출 현상과 표면 편석현상의 원인을 규명했다. 또 최적의 연료전지용 공기극 물질을 설계하기 위한 방법론을 찾았다.

이 방법론이 실제로 적용되면 연료전지의 내구성을 높일 수 있고, 가격을 낮추고 전지 수명 증가에도 도움을 줄 것으로 기대된다.

포스텍과 KAIST 연구팀이 고체산화물 연료전지 효율을 떨어뜨리는 고질적 문제점인 스트론튬이 나오지 않게 하는 방법을 고안했다. 사진은 한정우 화학공학과 교수.
<포스텍과 KAIST 연구팀이 고체산화물 연료전지 효율을 떨어뜨리는 고질적 문제점인 스트론튬이 나오지 않게 하는 방법을 고안했다. 사진은 한정우 화학공학과 교수.>

고체산화물 연료전지를 연구하는 전 세계 연구자들에게 연구의 방향성을 제시할 수 있게 된 점도 의미가 있다. 상용화되면 발전소, 전기자동차, 인공위성 비상전력 등 독립적이고 지속가능한 에너지 공급을 해야 하는 곳에 폭넓게 사용할 수 있다.

소규모로 적재적소에 설치할 수 있어서 송전 비용도 아낄 수 있으며, 무엇보다 산소와 연료의 분해로 전기를 만들기 때문에 친환경적이다.

한정우 교수는 “고체산화물 연료전지는 친환경 고효율 에너지 변환장치”라면서 “열화현상으로 스트론튬이 석출되는 등 안정성 저하의 구체적 해결방안을 제시할 수 있게 돼 이를 통한 고체산화물 연료전지의 상용화가 기대된다”고 밝혔다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com