기존 대비 2배 높은 성능...수소 생산은 세계 최고
1500시간 구동해도 문제 없어...매우 높은 안정성
(내외방송=정지원 기자) 돼지 껍질에서 추출한 원료로 연료전지를 만드는 기술이 개발돼 환경과 기술이라는 두 마리 토끼를 다 잡을 수 있게 됐다.
KAIST(한국과학기술원)는 8일 '내외방송'에 보낸 자료에서 "이강택 기계공학과 교수 연구팀이 돼지 표피(껍질)에서 추출한 젤라틴을 활용해 매우 얇은 '고치밀성 다중도핑(제조 과정 중에 화학 물질 첨가) 세라믹(비금속성) 박막(얇은 막) 제조 기술'을 적용한 고성능 양방향 고체산화물 연료전지(연료 산화 시 발생하는 화학에너지를 전기에너지로 변환) 개발에 성공했다"고 밝혔다.
양방향 고체산화물 연료전지(R-SOFC)는 하나의 연료전지 안에서 수소와 전력 생산이 모두 가능한 시스템으로 탄소중립 사회 실현을 위해 필수적인 에너지 변환장치로 주목받고 있다.
연구팀은 젤라틴을 활용해 매우 얇으면서도 치밀한 다중도핑 세리아 나노박막 제조 공정기술을 개발해 양방향 고체산화물 연료전지에 기능층으로 적용하는 것에 성공했다.
또, 전기화학적인 방법을 통해 구조를 분석하면서 치밀한 기능층을 도입하고, 산소이온의 이동 경로가 크게 감소했다는 것을 확인했다.
이는 전기화학 활성 영역이 크게 증가됐으며 기존 연료전지보다 2배 이상 높은 성능도 보였다.
뿐만 아니라 동일한 소재를 사용한 연료전지 중 가장 높은 성능을 나타냈으며 수소 생산도 세계 최고 성능을 발휘했다.
1500시간 동안 문제 없이 구동돼 매우 높은 안정성을 띠기도 했다.
이 교수는 "이 연구에서 사용된 공정들은 탄소중립 실현을 위한 고성능 양방향 연료전지 상용화를 위해 적용될 수 있을 것"이라고 말했다.
유형민 석사과정과 임하니 박사후연구원이 공동 제1저자로 참여한 이 연구는 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)'에 지난 9월 8일 온라인 게재됐으며 표지논문으로도 선정됐다(논문명: Exceptionally High-performance Reversible Solid Oxide Electrochemical Cells with Ultra-thin and Defect-free Sm0.075Nd0.075Ce0.85O2-∂ Interlayers).
