고려대-KIST 연구진, 고성능 수소이온 세라믹 연료전지 개발

고려대-KIST 연구진, 고성능 수소이온 세라믹 연료전지 개발

(서울=연합뉴스) 이효석 기자 = 고려대학교는 기계공학과 심준형 교수팀이 한국과학기술연구원(KIST) 고온에너지재료연구센터 손지원 박사팀과 함께 세계 최고 수준 성능의 수소이온 세라믹 연료전지를 개발했다고 23일 밝혔다.

고려대에 따르면 세라믹 연료전지는 연료를 전기화학적으로 직접 전기로 변환하는 전지이기 때문에 친환경적이고 고효율인 발전장치다.

세라믹 연료전지는 산소이온 전도막을 전해질로 주로 사용하는데, 온도가 낮아질수록 전도도가 기하급수적으로 떨어지는 탓에 저온에서의 사용은 제한되는 한계가 있다.

이 때문에 최근 학계에서는 수소이온 전도체 세라믹이 관심을 받고 있다. 수소이온은 산소이온보다 8배 가벼운데 전도도는 수십∼수백 배 높다고 한다. 또 수소를 연료로 사용하면 부산물로 순수한 물만 발생시키면서 전력 생산이 가능하다.

이 때문에 이 기술은 최근 자동차나 드론·휴대용기기의 전지에도 적용될 미래 청정에너지 기술로 주목받고 있다.

수소이온 세라믹 중 바륨지르코네이트(BZY)라는 물질이 전도도가 가장 높은 것으로 알려졌다. 그러나 BZY는 합성이 힘들고 전해질막으로 제작이 어려워 전지에 적용하면 성능을 제대로 발휘하지 못하는 상태였다.

고려대는 "심 교수팀과 손 박사팀 공동 연구진은 다층 나노구조 지지체를 이용, 화학적·기계적으로 안정된 초박막 BZY 전해질 증착에 성공했다"고 발표했다. BZY를 활용한 고성능 연료전지를 만드는 데 성공했다는 의미다.

연구진이 만든 초박막 BZY 연료전지는 기존의 BZY 연료전지보다 출력이 약 10배 높아 세계 최고 수준 성능을 보였다고 학교는 전했다.

연구진은 "세라믹 연료전지의 사용 영역이 가전제품이나 이동형 전원으로까지 확대될 가능성이 보인다"고 연구 의의를 밝혔다.

이번 연구는 미래창조과학부의 일반연구자지원사업·글로벌프런티어연구사업·KIST 미래원천 연구사업과 교육부의 BK21 플러스사업의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 저명한 국제 학술지 '네이처 커뮤케이션즈'에 게재됐다.


hyo@yna.co.kr

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