[뉴스웍스=문병도기자] 연료전지는 작동온도에 따라 크게 저온형(200°C 이하)과 고온형(600°C 이상)으로 구분되어 왔다. 

저온형 연료전지는 값비싼 백금 촉매를 사용해야하는 반면, 고온형 연료전지는 저렴한 세라믹 물질로 제작이 가능하다. 하지만 높은 작동 온도로 인해 열화에 의한 성능 저하가 문제되고 있다. 연료전지 작동에 있어 300~600°C의 중저온 온도 구간은 제조 단가 및 효율, 신뢰성 측면에서 모두 유리하다고 알려져 있다. 

최근 국내 연구진이 중저온 세라믹 연료전지의 성능을 획기적으로 개선했다. 

손지원 한국과학기술연구원(KIST) 고온에너지재료연구센터 박사팀은 심준형 고려대학교 교수팀과의 공동연구를 통해 중저온에서 작동하는 프로톤 세라믹 연료전지(PCFC)의 성능을 극대화했다. 

프로톤 세라믹 연료전지는 산소 대신 가장 가벼운 이온인 수소 이온을 전도하는 세라믹 막으로 구성된 연료전지이다. 프로톤 세라믹은 중저온 영역에서 기존 세라믹 전해질보다 100배 이상 높은 전도도를 보여 차세대 연료전지 재료로 주목받고 있었다. 하지만 박막으로 제작하기 어렵고 다른 세라믹 물질과의 결합력이 떨어진다는 단점이 있다. 

KIST-고려대 공동연구진은 전해질 박막화를 안정적으로 제작할 수 있는 개발된 박막 전해질은 프로톤 세라믹의 가장 큰 문제였던 높은 결정립계 저항을 획기적으로 줄임으로써 성능을 극대화할 수 있었다.

손지원 KIST 박사(센터장)는 “중저온 연료전지 개발은 향후 연료전지가 에너지·시스템 분야 전반에서 성공적으로 자리매김하기 위한 필수적 요소"라며 "이번 연구결과는 기존 연료전지 연구에 새로운 패러다임을 제시하는 매우 중요한 전환점이 될 것”이라고 밝혔다.

과학기술정보통신부 글로벌프론티어 멀티스케일에너지 시스템 연구사업 및 산업통상자원부 산하 한국에너지기술평가원의 연구과제로 수행된 이번 연구결과는 에너지 기술 분야의 국제학술지 ‘어드밴스트 에너지 머티리얼즈’ 최신호에 게재됐다.