성능, 안전 두마리 토끼 잡은 전극 소재 개발

국내 연구진이 미래 친환경 에너지원으로 불리는 '고체산화물연료전지(SOFC)'의 성능을 두배 가까이 높이는 데 성공했다.
김건태 UNIST 에너지및화학공학부 교수와 같은대학 박노정 자연과학부 교수, 신지영 동의대 기계공학부 교수 등 공동 연구진은 안정성과 성능을 개선시킨 SOFC를 개발하는데 성공했다고 24일 밝혔다.
SOFC는 수소와 공기만으로 전기를 발생시켜 친환경 에너지원으로 꼽힌다. 상대적으로 가격이 저렴하고 연료의 연소과정이 없어 유독 물질을 배출하지 않는다. 또한 50% 이상의 에너지 효율을 보여 원자력 발전을 제외하고 가장 효율적인 에너지원으로 불려왔다. 하지만 저온에서 성능이 떨어지기 때문에 800도 이상의 온도에서 작동할 수 있어야 하지만 이때 고온에서 견뎌낼 값비싼 소재를 사용해야 하기 때문에 가격이 비쌌다.
연구진은 '페로브스카이트'라는 물질에 바륨(Ba)의 양을 25% 줄이고, 칼슘(Ca)의 양을 25% 늘려 만든 이중층 구조의 신소재를 만들어 550도에서 전압이나 전류가 150시간 이상 성능저하 없이 유지되는 SOFC를 만들었다. 또 600도에서는 세계 최고 수준의 출력을 발생시키는 데 성공했다. 연구진은 "칼슘의 증가로 안정성을 향상시키고 산소 이온을 빠르게 움직이게 하는데 성공해 성능을 높였다"고 설명했다.
김건태 교수는 "높은 성능을 안정적으로 유지할 수 있는 전극소재의 개발로 국내외 연료 전지 실용화와 산업화에 크게 기여할 것"이라며 "상대적으로 가격이 저렴한 SOFC가 상용화되면 수 천 억원에 해당하는 비용 절감이 가능할 것"으로 전망했다. 연구결과는 화학분야 국제 권위지인 '앙케반테 케미' 8일자에 게재됐다. 앙케반테 케미는 이번 연구의 혁신성과 파급력을 감안해 10월 초 출간하는 학술지의 표지논문으로 발표할 예정이다.
[원호섭 기자]