천연가스 연료전지 시대 온다

유니스트 연구팀, 상용화에 한 걸음 다가가

▲SOFC 모식도.

[아시아경제 정종오 기자] 천연가스 연료전지 상용화가 현실화되고 있다. 수소 대신 탄화수소를 바로 써도 장기간 성능이 유지되는 전극 물질이 개발됐기 때문이다.

유니스트(UNIST, 총장 정무영) 에너지 및 화학공학부의 김건태 교수팀은 숙명여대 신지영, 서울시립대 한정우, 원광대 주용완, UNIST 정후영 교수와 공동으로 새로운 형태의 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)용 연료극 소재를 선보였다.

SOFC는 수소(연료)를 공기 중 산소와 반응시켜 전기를 생산하는 장치이다. 반응 후에는 물만 배출한다. 친환경적이다. 다른 신재생에너지와 비교했을 때 발전단가가 싸다. 배출 열까지 활용하면 발전 효율은 90% 이상으로 높다. 차세대 에너지 생산기술로 주목받고 있다. 문제는 연료로 쓰일 수소 확보와 오랫동안 안정적으로 쓸 수 있는 전극 소재 개발이 이뤄지지 않아 상용화가 더뎠다.

김 교수팀은 SOFC의 연료로 천연가스나 LPG 같은 탄화수소를 직접 쓰는 연료극 물질(촉매)을 개발해 수소 확보 문제를 해결했다. 이 촉매를 적용한 SOFC는 탄화수소를 수소로 전환하는 과정 없이 연료전지를 작동시킬 수 있다. 여기에 SOFC에 탄화수소를 직접 쓰면서 생기는 성능 저하를 막을 방법도 찾았다. 연료극 물질로 쓰이는 이중층 페로브스카이트 내부에서 전이금속을 꺼내 촉매로 사용했다.

김 교수는 "탄화수소를 직접 사용해 연료전지를 작동시키면 반응하고 남은 탄소나 황이 쌓이면서 촉매(연료극)의 성능이 떨어질 수 있다"며 "이번에 개발한 이중층 페로브스카이트 구조의 물질을 이용하면 탄화수소를 직접 사용해도 장기간 안정적으로 전기를 생산할 수 있다"고 설명했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr