국내 연구진이 주도한 국제공동연구팀이 고체산화물연료전지(SOFC) 성능을 2배 이상 높일 수 있는 전극 소재를 개발했다.
김건태·박노정 UNIST 교수와 신지영 동의대 교수, 이시하라 타츠미 일본 큐슈대 교수로 구성된 국제공동연구팀은 이러한 연구 성과를 지난 8일 ‘앙게반테 케미’ 인터내셔널 온라인 판에 발표했다.
SOFC는 친환경 에너지원으로 가격이 저렴하고 연료의 연소과정이 없어 유독 물질도 배출하지 않는다. 50% 이상의 에너지 효율을 보여 원자력 발전을 제외하고 가장 효율적이다.
문제는 저온에서 출력이 떨어지는 단점이다. 800℃ 이상의 고온에서 작동해야 한다. 고온에서 장시간 사용할 경우 내구성이 떨어지기 때문에 값비싼 고온 합금이나 세라믹 소재를 사용해야 했다.
국제공동연구팀은 베륨(Ba)을 25% 줄이고, 칼슘(Ca)은 25% 늘린 이중층 구조의 페로브스카이트를 만들어 SOFC 전극에 적용했다. 그 결과 전자 친화도가 높은 칼슘의 증가로 안정성이 높아졌고, 산소 이온을 빠르게 확산시켜 성능도 좋아졌다.
개발한 전극소재를 시험한 결과, 550℃에서 전압이나 전류가 150시간 이상 성능 저하 없이 유지됐다. 또 600℃에서 최고 수준의 출력을 나타냈다.
이 연구 성과는 저온에서 SOFC 성능 개선과 동시에 안정성까지 확보해 상용화 가능성을 크게 높였다는 점에서 주목받고 있다.
김건태 교수는 “향상된 성능을 150시간 동안 안정적으로 유지했다는 점에서 의미가 크다”며 “국내외 연료 전지 실용화와 산업화에 크게 기여할 것”이라 말했다.
한편, ‘앙게반테 케미’ 측은 이 논문의 혁신적 연구 결과와 연료전지 분야의 파급효과를 인정해 10월 초 출간하는 학술지 표지 논문으로 발표할 예정이다. 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업 지원 아래 수행됐다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
