▲ 이강택 대구경북과학기술원 교수.

나노복합 전극 소재를 이용해 SOFC를 중저온영역에서도 구동 가능케 하는 기술이 개발돼 기대를 모으고 있다.

대구경북과학기술원(총장 신성철) 에너지시스템공학전공 이강택 교수 연구팀은 미국 메릴랜드대학 에릭 왁스만(Eric Wachsman) 교수 연구팀과 공동으로 고체산화물연료전지(SOFC)의 성능을 획기적으로 향상 시킬 수 있는 새로운 나노구조 전극을 개발했다고 16일 밝혔다.

SOFC는 순수한 수소만을 사용하는 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)와 달리 현재 사용되고 있는 에너지원인 디젤, 천연가스 등에서 직접 구동이 가능하며, 모든 형태의 연료전지들 가운데 에너지 변환 효율이 가장 높아 차세대 신재생에너지 기술로 각광받고 있다.

반면에 SOFC는 800도 이상의 고온 구동으로 인해 고비용 문제가 발생하며 장시간 사용할 경우 내구성이 저하되는 단점이 있어 700도 이하 중저온에서 고성능을 발휘하는 SOFC 개발 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다.

이강택 교수 연구팀은 새로운 습식화학(wet-chemical) 산도를 조정해 금속 이온들을 침전시켜 얻은 물질과 글리신-질산염간의 발열반응을 통한 물질합성을 결합한 습식화학합성법 합성 공정을 개발해 란타넘(La)-망간(Mn) 산화물과 안정화 비스무트(Bi) 산화물을 80나노미터 이하로 연결한 나노복합 전극 소재를 300도 이하의 저온에서 합성하는데 성공했다.

이번 연구를 통해 개발한 나노복합 전극 소재는 상용 란타넘-망간 산화물과 안정화 지르코늄(Zr) 산화물 복합 전극에 비해 140배의 성능 향상을 보였다. 또한 이러한 복합나노구조 전극을 SOFC에 적용한 결과 중저온 영역에서 2W/cm2에 이르는 높은 출력을 얻었다.

이강택 교수는 “지금까지의 중저온형 SOFC 전극개발이 안정성이 취약한 코발트 산화물 기반인 반면, 이번 연구를 통해 개발된 나노복합 전극은 코발트 산화물 없이도 기존 재료의 한계를 뛰어넘는 성능향상을 이룰 수 있게 되었다”며 “이 나노복합 전극 소재는 고성능과 내구성을 동시에 갖는 중저온형 SOFC 개발에 새로운 길을 열고 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한편 이번 연구결과는 독일에서 발행되는 세계적인 권위의 화학 국제학술지 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’지 온라인판에 지난 6일 게재됐다.