포스텍 한정우 교수팀, 연료전지 효율 높이는 방법 개발

【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍(총장 김도연)은 화학공학과 한정우 교수와 박사과정 김경학 씨가  KAIST 정우철 교수팀과의 공동연구를 통해 고체산화물 연료전지의 효율을 떨어뜨리는 고질적인 문제점에 연구 방향성을 제시하고 안정성도 높일 수 있는 방법을 개발했다고 20일 밝혔다.

 고체산화물 연료전지는 일반적인 전기가 발전기와 같은 중간 장치를 통해 생산되는 것과 달리 수소와 산소를 직접 분해해 전기 에너지를 얻는다.

 고체산화물 연료전지는 에너지 효율이 80% 가량인데 이는 일반적으로 사용하는 발전 동력장치의 에너지 전환율이 40% 가량인 점을 감안하면 매우 높다고 할 수 있다.

 하지만 고체로 만들어졌기 때문에 전기를 생성하는 반응을 위해 높은 온도를 필요로 하는 데다 고온에서 산소를 환원하기 위해 전자를 생성하면 공기극에 변형이 생겨 산화물 표면에 스트론튬(Sr)이란 물질이 새어 나온다.

 스트론튬은 시간이 지날수록 전지의 성능을 크게 떨어트려 상용화에 어려움을 겪어 왔다.

 연구팀은 이번에 스트론튬이 새어 나오지 않아 높은 내구성을 가진 연료전지용 공기극 소재를 개발했다. 100여 편의 관련 논문리뷰와 자체 연구 결과를 바탕으로 스트론튬 석출 현상과 표면 편석현상의 근본적인 원인을 규명했다.

 최적의 연료전지용 공기극 물질을 설계하기 위한 7가지 방법론도 제시했다. 

 이 방법론이 적용되면 연료전지의 내구성을 향상할 수 있고 가격을 낮추고 전지 수명 증가에도 도움을 줄 것으로 기대되고 있다.

 고체산화물 연료전지를 연구하는 전 세계 연구자들에게 연구의 방향성도 제시할 수 있을 것으로 평가되고 있다.

 이 기술이 상용화되면 발전소와 전기자동차, 인공위성 비상전력 등 독립적이고 지속가능한 에너지 공급을 해야 하는 곳에 폭넓게 사용할 수 있을 것으로 전망된다.

 소규모로 적재적소에 설치할 수 있어 송전 비용도 아낄 수 있는 데다 산소와 연료의 분해로 전기를 만들기 때문에 친환경적이란 평가다.  

 이 연구결과는 셀(Cell)의 자매지인 에너지 분야 권위지 줄(Joule) 최근호에 게재됐다. 이 연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원으로 수행됐다.

 한정우 교수는 “고체산화물 연료전지는 친환경적이며 고효율적인 에너지 변환장치”라며 “이번에 열화현상으로 스트론튬이 석출되는 등 안정성 저하의 구체적 해결방안도 제시할 수 있게 돼 고체산화물 연료전지의 상용화에도 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

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