윤경중 박사 ‘나노 촉매전극’ 개발…수소 생산 2배↑
[에너지경제신문 김양혁 기자] 물을 분해해 수소를 만들고, 이 수소로 전기를 생산하는 친환경 에너지 변환장치인 ‘고체산화물 가역 연료전지’(가역 고체산화물전지)의 성능과 안정성을 높이는 기술이 개발됐다. 나노 크기의 촉매가 붙은 전극을 적용하면 기존 방식보다 전력생산 능력이 1.5배, 수소 생산량이 2배 이상 늘어난다.
27일 한국과학기술연구원(KIST)에 따르면 고온에너지재료연구센터의 윤경중 박사팀은 가역 연료전지에 쓸 수 있는 새로운 구조의 전극을 만드는 공정을 개발했다. 현재 가역 고체산화물전지의 성능을 높이기 위해 다양한 수 나노미터(nm·1nm는 10억분의 1m) 크기의 촉매를 접목하려는 연구가 진행되고 있다.
이 전지는 700℃ 이상 고온에서 작동하므로, 이런 고온에도 견디는 나노 크기 촉매가 필요하기 때문이다. 윤경중 박사팀은 전극에 특정한 형태의 나노 크기 촉매를 붙이면 고온에서도 안정성을 유지한다는 점에 주목했다. 이에 촉매의 모양, 크기, 분포 등을 정확히 조절해 촉매와 전극을 이상적인 구조로 만들 수 있는 공정을 개발했다.
전극 내 촉매의 원료가 들어있는 용액을 넣어주면, 촉매의 원료가 전극에 선택적으로 붙는다. 이 전극이 완전히 마른 뒤에 700℃ 이상 열을 가하면 촉매가 붙은 전극이 완성된다. 나노 크기의 촉매가 붙은 전극을 적용한 연료전지는 기존 전극을 사용한 전지에 비해 전력생산 능력이 1.5배, 수소 생산량이 2배 이상 향상됐다. 나노 촉매가 변형돼 성능이 줄어드는 일도 없었다.
윤경중 박사는 "고온에서도 나노 소재를 쓸 수 있는 플랫폼을 제공할 것이며, 고체산화물 가역 연료전지의 상용화를 앞당기는데 기여할 것으로 예상한다"고 이번 연구의 의의를 강조했다. 이번 연구는 KIST 기관고유사업과 산업부 에너지기술개발사업으로 수행했으며 연구결과는 18일 국제학술지 ‘나노에너지’(Nano Energy)에 실렸다.
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▲KIST가 개발한 나노 촉매 제조과정. |
27일 한국과학기술연구원(KIST)에 따르면 고온에너지재료연구센터의 윤경중 박사팀은 가역 연료전지에 쓸 수 있는 새로운 구조의 전극을 만드는 공정을 개발했다. 현재 가역 고체산화물전지의 성능을 높이기 위해 다양한 수 나노미터(nm·1nm는 10억분의 1m) 크기의 촉매를 접목하려는 연구가 진행되고 있다.
이 전지는 700℃ 이상 고온에서 작동하므로, 이런 고온에도 견디는 나노 크기 촉매가 필요하기 때문이다. 윤경중 박사팀은 전극에 특정한 형태의 나노 크기 촉매를 붙이면 고온에서도 안정성을 유지한다는 점에 주목했다. 이에 촉매의 모양, 크기, 분포 등을 정확히 조절해 촉매와 전극을 이상적인 구조로 만들 수 있는 공정을 개발했다.
전극 내 촉매의 원료가 들어있는 용액을 넣어주면, 촉매의 원료가 전극에 선택적으로 붙는다. 이 전극이 완전히 마른 뒤에 700℃ 이상 열을 가하면 촉매가 붙은 전극이 완성된다. 나노 크기의 촉매가 붙은 전극을 적용한 연료전지는 기존 전극을 사용한 전지에 비해 전력생산 능력이 1.5배, 수소 생산량이 2배 이상 향상됐다. 나노 촉매가 변형돼 성능이 줄어드는 일도 없었다.
윤경중 박사는 "고온에서도 나노 소재를 쓸 수 있는 플랫폼을 제공할 것이며, 고체산화물 가역 연료전지의 상용화를 앞당기는데 기여할 것으로 예상한다"고 이번 연구의 의의를 강조했다. 이번 연구는 KIST 기관고유사업과 산업부 에너지기술개발사업으로 수행했으며 연구결과는 18일 국제학술지 ‘나노에너지’(Nano Energy)에 실렸다.
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