고정형으로만 활용되던 고성능 연료전지를 이동형으로 쓸 수 있도록 저온에서도 구동할 수 있도록 하는 기술이 개발됐다.

김형철 한국과학기술연구원(KIST) 에너지소재연구센터 책임연구원과 신성수 국립금오공과대학교 기계시스템공학과 교수 공동연구팀은 차갑게 식은 상태에서 빠르게 시동할 수 있는 이동형 전원용 고체산화물 연료전지(SOFC) 시스템을 개발했다고 6일 밝혔다.

연료전지는 수소를 변환해 전기를 내는 전지로 이산화탄소 배출이 없어 친환경 기술로 주목받고 있다.

그중 SOFC는 가장 높은 효율을 가지고 값비싼 촉매가 필요 없어 주목받아 왔으나, 700도 이상 고온에서 작동하면서 복잡한 밀봉 시스템이 필요해 고정형 혹은 건물 발전 시스템으로만 활용돼 왔다.

최근에는 600도 이하에서도 성능을 내는 박막 기반 저온형 SOFC가 개발됐지만 저온에서 빠르게 구동하는 '급속 냉간 시동'이 어려워 이동형 전원으로 성능을 내기는 어려웠다.

연구팀은 적외선 할로겐램프를 열원으로 써 급속 냉간 시동을 하는 기술과 운모 밀봉재와 디스크를 모아 쌓는 '체결형 압축 패키징 기술'을 저온형 SOFC에 적용했다.

그 결과 상온에서 운전 시작 5분 만에 600도에서 1W 이상 성능을 내는 데 성공했다.

이는 기존 전지와 비교했을 때 시동 시간은 10분의 1로 줄였고, 1W 이상 성능을 5분 이하 시동시간으로 처음 구현한 사례라고 연구팀은 설명했다.

신 교수는 "고체산화물 연료전지 적용 범위를 기존 고정식 발전뿐 아니라 이동형으로 확장할 수 있다"며 "세라믹 연료전지 상용화에 역할을 할 것으로 기대된다"고 말했다.

김 책임연구원은 "운전속도를 더욱 낮추며 물리화학적 안정성을 동시에 향상하면 우리나라 에너지 자립도 향상에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

삼성미래기술육성사업과 KIST 기관고유사업 지원으로 수행된 이번 연구는 국제학술지 '재료화학 저널 A' 4월호에 실렸다.