이강택 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지시스템공학전공 교수 연구팀은 에릭 왁스만 미국 메릴랜드대학 교수 연구팀과 공동으로 고체산화물연료전지(SOFC)의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 새로운 나노구조 전극을 개발했다.
SOFC는 순수한 수소만을 사용하는 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)와 달리 현재 사용되고 있는 에너지원인 디젤과 천연가스 등에서 직접 구동이 가능하다. 또 모든 형태의 연료전지 가운데 에너지 변환효율이 가장 높아 차세대 신재생에너지기술로 각광받고 있다.
하지만 SOFC는 800도 이상 고온구동으로 장시간 사용하면 내구성이 떨어져 세계적으로 700도 이하 중저온에서 고성능을 발휘하는 SOFC연구가 활발히 진행되고 있다.
연구팀은 새로운 습식화학 합성공정을 개발, 란타넘(La)-망간(Mn) 산화물과 안정화 비스무트(Bi) 산화물을 80㎚ 이하로 연결한 나노복합 전극소재를 300도 이하 저온에서 합성하는데 성공했다.
이번 연구를 통해 개발한 나노복합 전극소재는 상용 란타넘-망간 산화물과 안정화 지르코늄(Zr) 산화물 복합 전극에 비해 140배의 성능 향상을 보였다. 또 이러한 복합나노구조 전극을 SOFC에 적용한 결과 중저온 영역에서 높은 출력을 얻었다.
이 교수는 “지금까지의 중저온형 SOFC 전극개발이 안정성에 취약한 코발트 산화물 기반인 반면, 이번 연구를 통해 개발된 나노복합 전극은 코발트 산화물 없이도 기존 재료의 한계를 뛰어넘는 성능향상을 이룰 수 있게 됐다”며 “고성능과 내구성을 동시에 갖는 중저온형 SOFC 개발에 새로운 길을 열고 상용화를 앞당길 수 있을 것”으로 기대했다.
이번 연구결과는 독일에서 발행되는 세계적인 권위의 화학 국제학술지 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’지 온라인판에 최근 게재됐다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
