KIST “그린수소 생산용 차세대 연료전지, 출력밀도 2배 향상시켰다”

국내 연구팀이 차세대 연료전지인 ‘프로톤 세라믹 전지’의 출력밀도를 2배 향상시키는데 성공했다. 단위 시간당 생산할 수 있는 에너지를 뜻하는 출력밀도는 전지 성능과 직결된다.

한국과학기술연구원(KIST)은 지호일 수소에너지소재연구단 책임연구원과 최시혁 금오공대 교수 연구팀이 이 같은 연구결과를 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’에 지난 4월 발표했다고 28일 밝혔다.

연료전지는 수소를 활용해 전기를 생산하는 전지다. 이산화탄소를 배출하지 않아 친환경 에너지원으로 불린다. 여러 종류의 연료전지 중 전극과 전해질 모두 고체로 이뤄진 고체산화물 연료전지는 특히 주목받는다. 발전효율이 가장 높아서다.

고체산화물 연료전지 중 수소이온인 프로톤을 사용하는 프로톤 세라믹전지는 차세대 연료전지로 특히 주목받는다. 산소이온을 전달하는 기존 전해질과 달리 크기가 작은 수소이온을 전달하기 때문에 높은 이온전도도를 구현할 수 있어서다. 다만 프로톤 세라믹 전지 전해질 제작을 위해서는 1500도 이상 고온에서의 소결이 필요하다. 소결은 특정 형상으로 압축한 가루를 가열할 때 단단히 밀착하는 현상을 뜻하는데, 전지 전해질이 이 과정에서 성능이 저하된다는 문제점이 있다.

연구팀은 소결 온도를 1400도로 낮추는 새 공정을 개발했다. 이 새 공정으로 합성된 전지 전해질은 높은 전기화학적 특성을 보이는 것으로 나타났다. 전해질을 프로톤 세라믹 전지에 적용했더니 1cm²당 950mW(메가와트)의 출력밀도를 보였다. 기존 대비 약 2배 향상된 것이다.

지 책임연구원은 “이번 연구는 향후 프로톤 세라믹 전지의 상용화 진입을 앞당기고 수소경제 활성화에 기여할 것”이라고 밝혔다.