[더팩트ㅣ인천=정찬흥 기자] 인천대학교는 신소재공학과 박사과정 원보람 학생 (1 저자)과 명재하 교수 (책임저자)가 ‘고체산화물 연료전지 개발 결과’를 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’에 게재했다고 27일 밝혔다.

이 연구는 지르코니아의 결정구조 제어를 통해 기존 세라믹 연료전지의 취성(재료가 외력에 의해 파괴되거나 극히 일부만 변형되는 성질) 한계를 극복한 고유연성 고체산화물 연료전지 개발을 위해 진행됐다.

세라믹 소재의 고온형 전기화학 장치인 고체산화물 전지는 귀금속 촉매 없이 고효율∙무공해 전력 발전뿐만 아니라 수소와 합성연료 등의 생산이 가역적으로 가능한 차세대 에너지 변환 및 저장 시스템이다.

하지만 기존 세라믹 전해질의 취성으로 인해 외부로부터의 충격에 취약한 내구성의 한계가 있어, 주로 대규모의 정치형 발전 장치에만 제한적으로 활용되고 있었다.

연구팀은 이런 고체산화물 전지의 취성을 극복하기 위해 '유연한 고체산화물 전지' 개발 연구를 수행, 스칸디아 안정화 지르코니아 시스템의 유연성과 그 메커니즘을 입증했다.

이 연구를 통해 개발된 스칸디아 안정화 지르코니아계 고유연성 전해질은 수백 회 이상 반복적인 굽힘에도 우수한 탄성과 내구성을 보였다.

최종적으로는 테이프 캐스팅 및 스크린 인쇄와 같은 간단한 기술을 사용, 고유연성 전해질 지지형 고체산화물 단위 전지 (셀 두께 <55 µm)를 구현할 수 있었다.

연구팀은 "이번 기술이 대규모 발전용뿐만 아니라 소형기기, 이동식 장치 등 다양한 분야에서 고체산화물 연료전지의 적용 가능성을 나타낸다"고 밝혔다.

특히 "수소 선박, 수소 트럭, 항공기와 같은 수송형 연료전지의 핵심기술로서, 국제해사기구(IMO) 규제 대응 및 수소 사회 실현에 기여할 것"이라고 기대했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 및 산업통상자원부의 재원으로 한국연구재단(우수 신진연구) 및 한국산업기술기획평가원의 지원을 받아 수행됐다.

infact@tf.co.kr

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