[한국에너지신문] 한국과학기술연구원이 차세대 친환경 에너지로 꼽히는 연료전지의 효율을 10배 이상 높일 수 있는 고체 전해질을 개발했다.
이종호 고온에너지재료연구센터 박사팀은 연료전지에 이용되는 박막 형태 고체 전해질을 나노기술을 이용해 전도 효율을 높이는 데 성공했다.
연료전지는 수소와 산소가 반응해 물 분자로 결합하는 과정에서 발생하는 화학에너지를 전기에너지로 바꿔준다. 이 과정에서 전지 안의 전해질이 이온을 잘 통과시켜야 연료전지 효율이 높아진다. 고체 전해질은 액체 전해질보다 폭발 위험이 적고 고온에서 효율이 높아 연료전지에 많이 이용된다.
연구팀은 나노기술로 박막 형태 고체 전해질의 내부응력을 조절함으로써 이온이 잘 전도될 수 있는 나노구조를 만들어냈다. 내부 응력을 조절해서 물질의 원자간 거리를 변화시켜 이온이 통과할 수 있는 공간을 넓힌 것이다.
또 어떻게 나노 구조를 변화시켜야 전도 효율이 높아질 수 있는지 관련 메커니즘을 최초로 규명해냈다. 이 같은 고체 전해질을 만드는 설계 방법도 제시했다.
그동안은 고체 전해질의 나노구조를 어떻게 제어해야 전도 효율이 높아지는지 메커니즘이 제대로 규명되지 않았다. 고성능 물질이 만들어져도 왜 높은 성능이 나타나는지 원리를 밝힐 수 없었다.
또 나노 단위에서 실험할 때 제어하기 어려운 변수가 많았고 같은 구조를 만들어도 물질 성능이 다르게 나타나는 경우가 많았다.
이번에 이 박사 연구팀이 고체 전해질의 나노 구조가 어떻게 전지 효율을 높이는지 메커니즘을 밝혀내면서 앞으로 친환경 연료전지를 더 높은 성능으로 만들어낼 수 있을 전망이다.
이 박사는 “앞으로 고성능 박막 고체 전해질을 실제 친환경 에너지시스템에 적용하고 기존에 비해 획기적으로 향상된 연료전지를 개발할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
