국내연구팀, 새로운 연료극 소재 개발
고체 산화물 연료전지(SOFC·Solid Oxide Fuel Cell)란 산화지르코늄(ZrO2)이나 세리아(CeO2) 등의 고체산화물을 전해질로 이용하는 연료전지를 말한다. 수소 또는 탄화수소연료를 공기와 반응시켜 전기와 물을 발생시키는 방식이다.
고체 산화물 연료전지는 오염물질이나 온실가스 배출을 대폭 줄일 수 있다. 이 때문에 값싸고 발전효율(95% 이상)이 신재생에너지 가운데 가장 높아 차세대 에너지 기술로 주목받고 있다.
연구팀은 탄화수소를 연료로 바로 사용하기 위해 이중층 구조의 페로브스카이트 물질을 개발해 새로운 연료극에 적용했다. 탄소 침전과 황 피독과 같은 기존 연료극 소재의 문제점을 해결했다. 이중층 페로브스카이트(double perovskite)는 이온반경이 큰 희토류 등 원소와 원자반경이 작은 전이금속을 말한다. 이번에 개발된 전극소재는 700도에서 프로판을 연료로 사용할 때 탄소 침적이 전혀 일어나지 않았으며 500시간 이상 연료전지를 작동했을 때도 성능이 일정하게 유지됐다.
이번 연구는 김건태 울산과학기술대학교(UNIST) 에너지및화학공학부 교수(교신저자)와 시바프라카시 생고단(Sivaprakash Sengodan)의 최시혁 박사과정(제1저자)이 중심이 돼 이룬 성과이다. 신지영 동의대 교수, 영국의 존 어바인(John T.S. Irvine) 세인트 앤드류스대 교수가 참여했다. 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 네이처 머티리얼스지 온라인판 12월23일자(논문명:Layered Oxygen Deficient Double Perovskite as an Efficient and Stable Anode for Direct Hydrocarbon SOFCs)에 실렸다.
김 교수는 "다양한 탄화수소 연료를 사용해 높은 성능을 안정적으로 유지하는 전극소재를 개발함으로써 세계 연료전지 산업을 선도할 수 있는 계기가 될 것으로 기대된다"고 말했다.
정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr
<ⓒ투자가를 위한 경제콘텐츠 플랫폼, 아시아경제(www.asiae.co.kr) 무단전재 배포금지>