금오공대 '고성능 저온형 고체산화물 연료전지 시스템' 개발

기사내용 요약
신성수 교수, KIST 연구팀 공동 연구
체결형 압축 패키징 기술 기반
급속 냉간 시동운전 구현

신성수 교수와 연료전지 시스템 개요도 (사진=금오공대 제공) *재판매 및 DB 금지

[구미=뉴시스] 박홍식 기자 = 국립 금오공과대학교는 기계시스템공학과 신성수(33) 교수 연구팀이 '고성능 저온형 고체산화물 연료전지 시스템' 개발에 성공했다고 7일 밝혔다.

한국과학기술연구원(KIST) 에너지소재연구센터 김형철 박사 연구팀과 공동 연구를 통해 급속 냉간 시동운전을 구현할 수 있는 이동형 전원용 시스템을 개발했다.

최근 급격한 지구 온난화로 전 세계적으로 이상기후가 빈번하게 발생하는 가운데 탄소중립을 실현할 수 있는 친환경 에너지 변환 기술이 주목받고 있다.

이 가운데 연료전지는 기존 화석연료를 대체할 수 있는 대표적인 차세대 에너지 변환 시스템으로, 수소에너지를 기반으로 하므로 이산화탄소 배출이 없는 친환경 기술이다.

700℃ 이상의 고온에서 작동하는 '고체산화물 연료전지'는 연료전지 중 가장 높은 효율과 값비싼 촉매를 사용하지 않아도 되는 장점이 있다.

금오공대-KIST 공동연구팀은 적외선 할로겐 램프를 열원으로 급속 냉간 시동운전을 구현할 수 있는 '고성능 LT-SOFC 시스템'과 운모 밀봉재 및 디스크 스프링의 집적 스택 기술을 이용해 독립적으로 전력을 생산할 수 있는 '체결형 압축 패키징 기술'을 개발하고 고성능 박막 기반 LT-SOFC에 적용했다.

그 결과 상온에서 운전 시작 이후 5분 만에 600℃ 에서 1124V의 개방회로전압과 1123Wcm-2 의 성능을 구현하는데 성공했다.

이는 비슷한 성능을 기록한 기존 세라믹 연료전지 연구에 비해 시동 시간을 약 1/10배 감소시킴과 동시에 1W 이상의 성능을 5분 이하의 시동시간으로 냉간 사이클링을 구현한 세계 최초 SOFC의 사례이다.

신성수 교수는 "이번에 개발된 저온형 고체산화물 연료전지 시스템의 경우, 급속 냉간 시동 기술과 독립적인 셀 지그 패키징 기술을 결합해 세라믹 연료전지의 급속 시동운전을 완벽하게 구현했다"고 말했다.

그러면서 "이는 고체산화물 연료전지의 적용범위를 기존 고정식 발전 뿐만 아니라 이동형 어플리케이션으로 확장 가능해 세라믹 연료전지 상용화에 혁신적인 역할을 할 것으로 기대된다"고 했다.

김형철 KIST 에너지소재연구센터 박사는 "이번 연구를 토대로 세라믹 연료전지의 급속 시동운전 기술을 지속적으로 연구할 계획"이라며 "운전온도를 낮추면서 물리화학적 안정성을 동시에 향상시킨다면 우리나라의 에너지 자립도 향상에도 크게 기여할 것으로 보인다"고 밝혔다.

이번 연구는 삼성미래기술육성사업 및 KIST 기관 고유사업 지원으로 수행됐다.

연구결과는 에너지 및 소재 분야 SCI 학술지인 '재료화학저널' 4월호 온라인판에 게재됐다.

☞공감언론 뉴시스 phs6431@newsis.com