 |
| 세계 최고성능의 친환경 수소 연료전지를 개발한 KIST 연구진들. 좌측부터 지호일 박사, 이종호 박사, 안혁순 연구원 [출처 과학기술정보통신부] |
[헤럴드경제=이정아 기자] “연료전지 기술은 우리가 사는 지구를 우리 아이들에게 온전하게 물려주기 위해 필요한 기술입니다. 지구온난화, 미세먼지 등 아이들이 살아가기 힘든 환경을 접하며 과학기술자인 제가 아이들에게 해줄 수 있는 것은 개발하고 있는 연료전지 기술이 실제 생활에 활용돼 조금이나마 깨끗한 지구를 만드는 데 기여하게 하는 것입니다.”
과학기술정보통신부와 한국연구재단이 이달의 과학기술인상 2월 수상자로 이종호 한국과학기술연구원(KIST) 박사를 선정했다고 6일 밝혔다. 이 박사는 상용화 가능한 세계 최고 수준의 대면적 고성능 프로톤 세라믹 연료전지(PCFC)를 개발했다는 공로를 인정받았다.
세라믹 연료전지는 귀금속 촉매를 사용하지 않고도 다른 연료전지보다 발전효율이 뛰어나다. 그 중에서 프로톤 세라믹 연료전지는 수소 이온을 전달하는 세라믹 전해질로 구성돼, 기존 세라믹 연료전지 전해질보다 이론적으로 100배 이상 전기전도율이 높은 차세대 연료전지로 주목받고 있다.
하지만 프로톤 세라믹 연료전지는 기존 세라믹 연료전지보다 복잡하고 까다로운 소재 물성으로 인해 박막 전해질-전극 접합체 제작이 매우 어렵고 고온 공정 중 급격한 물성 저하가 발생한다. 오랜 연구개발에도 불구하고 상용화 가능성이 요원한 이유다.
그런데 연구팀은 프로톤 세라믹 연료전지의 성능을 극대화하는 동시에 상용화 가능한 수준의 대면적(5×5㎠) 전지를 제조할 수 있는 공정 기술을 개발하는 데 성공했다.
프로톤 세라믹 연료전지의 전해질-전극 접합체 구조의 열처리 과정 중 전해질이 치밀해지는 원리를 세계 최초로 체계화했으며, 이를 응용해 공정 온도를 획기적으로 낮춰 전해질의 결함을 최소화했다.
 |
| 연구팀은 상용화 가능한 대면적 고성능 프로톤 세라믹 연료전지를 개발했다. [출처 과학기술정보통신부] |
연구 과정에서 스크린 인쇄법, 마이크로파 열처리 등 실제 양산공정에 활용되는 경제적인 공정이 적용됐는데도 기존 연구 결과를 압도하는 10배 이상의 고출력 특성을 보였다. 또 저온 동시 열처리를 적용한 덕분에 전해질의 물성이 열화되지 않고, 우수한 전해질-연료극 접합 구조를 확보했다.
해당 연구는 세계 최고 수준의 출력 성능을 검증함에 따라 그동안 불가능하게 여겼던 프로톤 세라믹 연료전지의 상용화 가능성을 보여주었다는 점에서 주목할 만한 성과로 인정받고 있다. 해당 논문은 에너지 기술 분야에서 최고 권위를 자랑하는 ‘네이처 에너지(Nature energy)’에 지난해 8월 게재됐다.
연료전지는 친환경 발전이나 친환경 자동차를 가능하게 만들어 지구의 환경과 에너지 문제를 해결할 수 있는 매우 가치 있는 기술로 불린다. 특히 최근에는 에너지저장 기술로서의 가치가 급격히 부각되고 있다. 풍력이나 태양광과 같은 재생에너지는 날씨나 계절, 시간에 따른 변동성이 커서 안정적인 전기 공급이 어렵지만, 변동성이 큰 재생에너지의 잉여 전력을 연료전지에 수소와 같은 화학에너지 형태로 고용량 저장할 수 있기 때문이다.
이종호 박사는 “프로톤 세라믹 연료전지의 상용화와 함께 재생에너지를 활용한 연료 생산 및 저장 분야로 확장할 수 있도록 후속 연구를 진행하겠다”며 “훗날 지구를 지키는데 기여한 사람으로 기억되고 싶다”고 말했다.
 |
| 이종호 KIST 박사 [출처 과학기술정보통신부] |
dsun@heraldcorp.com
