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[한국기술뉴스] 차세대 전해질 기반 All-Ceramic 고체산화물연료전지(SOFC Oxide Fuel Cells, SOFC)가 개발돼 다양한 에너지 변환 기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.

한국세라믹기술원(원장 유광수) 신태호·이석희 박사 연구팀은 최근 산업통상자원부의 소재부품 패키지 사업과 에너지소재부품 개발사업의 수행을 통해 세라믹 페로브스카이트 전극 소재의 양산화를 위한 비접촉 대면적 코팅 생산 기술을 개발하였다고 밝혔다.

국내 SOFC기술은 니켈계 음극지지형 SOFC(ASC) 발전 시스템에 집중되어 있어 전해질지지형 SOFC(ESC)에 주력하는 해외 글로벌 기업* 제품에 비해 내구성과 생산성, 저가화 등 시장경쟁력이 상대적으로 약하기 때문에 전해질 기반 SOFC의 외산 기술 의존도가 증가하고 있는 추세이다. 

연구팀은 이러한 불균형적인 해외 기술의존도를 해결하기 위하여 전해질지지형 SOFC의 연구개발을 지속하여 왔으며, 고이온전도성 페로브스카이트 전해질 소재와 전극소재 기술을 적용한 차세대 전해질 지지형 SOFC의 원천기술을 확보하였다.

확보한 기술은 전극과 전해질까지 모두 페로브스카이트라는 산화물의 세라믹으로 구성한 차세대 고신뢰성 전해질 기반 All-Ceramic SOFC기술로 국내기업 생산 적용은 물론, 대면적 대량생산이 가능한 비접촉 코팅 양산 기술까지 개발하였다.

차세대 전해질 기반 All-Ceramic SOFC의 소재는 우수한 내구성을 갖기 때문에 전력을 생산하는 연료전지 출력 성능은 물론 고체 산화물 전해전지(Solid Oxide Electrolysis Cells, SOEC)에도 적용하여 CO2 전기분해 활용 및 물전기분해 수소 생산이 가능함을 논문을 통해 증명하였다.

이러한 차세대 고성능 전해질지지 SOFC 전해질 소재 기술은 외산 기술 유입이 심화되고 있는 국내 발전용 SOFC 시장에 핵심 소재 부품 국산화와 로열티 지불로 인한 외화 유출을 억제할 것으로 기대되고 있다.

한국세라믹기술원 신태호 박사는 “기존의 상용 SOFC와는 달리 모든 소재를 고성능과 고내구성의 세라믹 전해질, 전극 소재를 채택한 결과, 기존 보다 내구성이 향상되고 전기 변환 효율은 90% 이상 뛰어나다”며, “차세대 전해질 기반 All-Ceramic SOFC 기술은 다양한 에너지 변환 분야에 쓰일 것이다”라고 말했다.

한편, 이번 연구결과는 케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)의 2020년 11호와 유럽피언 세라믹 소사이어티 저널 (Journal of the European Ceramic Society) 2020년 온라인판에 게재되었다.