29일 전북대에 따르면 이기태 교수(신소재공학부 전자재료공학전공, 대학원 JBNU-KIST 산학연융합학과·에너지저장변환공학과) 연구팀은 이와 같은 연구 성과를 냈다.
해당 연구 결과는 에너지 분야 국제 권위 학술지 'Journal of Power Sources' 최신호에 실렸다.
전 세계 제철소는 매년 30억t 이상의 CO₂를 배출하며 산업부문 탄소 배출량의 7~9%를 차지한다. EU 탄소국경조정제도(CBAM)와 국내 배출권거래제 등 강화되는 환경 규제 속에서 철강산업의 친환경 전환은 시급한 과제가 되고 있다.
특히 제강 공정에서 발생하는 부생가스인 전로가스(LDG)는 CO 함량이 60% 이상임에도 지금까지는 단순 연소를 통한 열에너지 생산에 머물렀다.
이에 연구팀은 Pd(팔라듐) 침투형 Ni-GDC 전극을 적용한 고체산화물 연료전지(SOFC)를 제작, 전로가스를 직접 연료로 사용할 수 있음을 입증했다.
연구 결과 전로가스 조건에서는 800도 이상에서 탄소 침적이 억제됐으며, 가스 내 수소와 질소 성분이 전극 분극 저항을 완화하는 역할을 하는 것으로 나타났다.
또한 Pd 침투 전극은 반응 속도와 전하 전달 특성을 크게 향상시켜 연료전지 성능을 획기적으로 개선했다.
이기태 교수는 "전로가스 직접 이용 SOFC 기술은 단순한 전력 생산을 넘어 배출되는 고순도 CO₂를 탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술과 연계해 고부가가치 화학제품 생산까지 확장할 수 있다"며 "철강산업의 탄소중립 달성과 연료전지 상용화에 기여할 것"이라고 말했다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 학연협력플랫폼구축사업·중견연구자지원사업, 교육부 RISE 사업, 산업통상자원부 에너지기술공유대학(ETU) 사업의 지원을 받아 수행됐다.
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