단국대, 고체산화물 연료전지 성능향상 기술 개발

서한길 신소재공학과 교수팀 연구성과
연료전지 고질적 성능 저하 문제 해결
“초기 성능 대비 160% 성능향상 기술”

[이데일리 신하영 기자] 단국대 연구진이 차세대 에너지로 주목받는 고체산화물 연료전지의 성능·수명을 획기적으로 개선하는 기술을 개발했다.

사진=단국대 제공

단국대는 서한길(사진) 신소재공학과 교수팀이 미국 매사추세츠공과대학(MIT) 연구팀과의 공동 연구에서 이런 성과를 거뒀다고 11일 밝혔다.

연료전지는 화학물질을 연료로 사용해 전기에너지를 발생시키는 장치를 말한다. 높은 발전 효율을 보이면서도 오염물 배출이 적어 차세대 에너지 시스템으로 꼽힌다. 특히 이 가운데 세라믹 기반의 고체산화물 연료전지는 고온에서도 작동하는 안정성과 경제성으로 관련 연구가 활발히 진행 중이다.

고체산화물 연료전지는 현존하는 연료전지 중 가장 높은 변환 효율을 가지고 있다. 또한 전기와 열을 동시에 활용할 수 있어 이동형 전원장치부터 대형 발전소까지 적용의 폭이 매우 넓다는 장점이 있다.

다만 연료전지는 섭씨 700℃ 이상의 고온에서 작동하기에 장시간 구동 시 세라믹 전극 표면이 열화돼 연료전지 효율이 크게 저하된다는 단점이 있어 상용화에 걸림돌로 지목됐다.

서 교수팀은 칼슘을 활용해 연료전지 전극 표면의 열화현상을 획기적으로 개선하는 기술을 개발했다. 작동 중 외부 불순물에 의해 산성화된 전극 표면에 염기성 첨가제인 칼슘을 침투시켜 40% 이상 열화된 연료전지의 출력을 완전히 회복시킨 것이다. 더욱이 초기 성능 대비 160%까지 성능을 향상시켰다.

서 교수는 “이번 연구는 연료전지의 전극 성능 저하 문제를 해결해 연료전지 수명을 재연장시키는 데 중요한 의미를 제공했다”며 “연료전지뿐만 아니라 다양한 에너지 변환·저장 기술에 중요 영향을 미칠 전망”이라고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 해외우수연구기관 협력 허브 구축사업 지원 등을 받아 수행됐으며 서 교수가 제1저자 및 공동 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 환경공학분야 저명 국제학술지(Applied Catalysis B: Environment and Energy) 5월 10일 자로 게재됐다.

신하영 (shy1101@edaily.co.kr)