서한길 단국대 교수, 고체산화물 연료전지 성능 개선 기술 개발

김태희 기자
서한길 교수. 단국대 제공

서한길 교수. 단국대 제공

단국대는 서한길 신소재공학과 교수 연구팀이 미국 매사추세츠 공과대학교 해리 튤러 교수와 공동으로 고체산화물 연료전지 성능을 개선할 수 있는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

연료전지는 화학물질을 연료로 사용해 전기에너지를 발생시키는 장치다. 높은 발전 효율을 보이며 오염물질 배출이 적어 차세대 에너지 시스템으로 각광받고 있다.

그 중 세라믹을 기반으로 한 고체산화물 연료전지는 고온에서도 안정적으로 작동하는 ‘안정성’과 ‘경제성’을 가지고 있어 업계의 큰 관심을 받고 있다.

고체산화물 연료전지는 수소뿐만 아니라 다양한 연료를 사용할 수 있다. 현존하는 연료전지 가운데 가장 높은 변환 효율을 가지고 있다. 또 전기와 열을 동시에 활용할 수 있어 이동형 전원장치부터 대형 발전소까지 적용의 폭이 매우 넓은 장점이 있다.

그러나 연료전지는 섭씨 700℃ 이상의 고온에서 작동하기 때문에 장시간 구동 시 세라믹 전극 표면이 열화되어 연료전지 효율이 크게 감소한다는 단점이 있어 그동안 상용화에 큰 걸림돌이 됐다.

이에 서 교수 연구팀은 칼슘을 활용해 연료전지 전극표면의 열화현상을 획기적으로 개선하는 기술을 개발했다. 작동 중 외부 불순물에 의해 산성화된 전극 표면에 염기성 첨가제인 칼슘을 침투시켜 40% 이상 열화된 연료전지의 출력을 완전히 회복시켰을 뿐만 아니라 초기 성능 대비 160%까지 성능을 향상시켰다.

서 교수는 “이번 연구는 연료전지의 고질적인 전극 성능 저하 문제를 해결하여 연료전지 수명을 재연장시키는 데 중요한 의미를 제공했다”라며 “연료전지뿐만 아니라 다양한 에너지 변환 및 저장 기술에 중요한 영향을 미칠 전망”이라고 밝혔다.

서 교수가 제1저자 및 공동교신으로 참여한 이번 연구는 환경 공학 분야 국제 저명 학술지 ‘어플라이드 카탈리시스 비: 인바이러멘트 & 에너지에 5월10일자로 온라인 게재됐다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 해외우수연구기관 협력허브 구축사업 및 한국연구재단-나노 및 소재 기술개발사업의 지원으로 수행됐다.


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