KIST, 휴대용 부탄가스로 작동하는 고성능 세라믹 연료전지 기술 개발

국내 연구진이 대형 발전용으로만 활용할 수 있는 연료전지를 휴대용 가스버너에 사용하는 부탄가스 연료로도 작동시킬 수 있는 기술을 개발해 화제가 되고 있다. 이 때문에 연료전지를 전기차, 드론, 로봇 등에도 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 에너지소재연구단 연구팀은 휴대용 부탄가스를 활용해 600도 이하에서도 작동시킬 수 있는 고성능 박막 기반 세라믹 연료전지 기술을 개발했다고 2일 밝혔다. 이같은 연구결과는 화학및환경 분야 국제학술지 ‘응용 촉매B-환경’에 실렸다.

연료전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치로 발전효율이 높고 오염물질을 배출하지 않아 차세대 발전설비로 주목받고 있다. 이 중 세라믹 연료전지는 귀금속 촉매를 사용하지 않고도 다양한 연료를 사용할 수 있고 기타 연료전지보다 발전효율이 높다는 장점을 갖고 있다.

그러나 800도 이상 고온에서만 작동하고 작동을 위해서는 시동-정지-재가동에 시간이 오래걸리며 대형 발전용 이외에 응용이 어렵다는 한계가 있다. 또 작동 온도를 낮추면 다양한 연료를 사용할 수 없게 되면서 세라믹 연료전지만의 장점이 사라지게 된다.

이에 연구팀은 전해질과 접해 있는 전극 가까이에 연료를 보다 쉽게 변환할 수 있는 고성능 2차 촉매를 삽입함으로써 이 같은 문제를 해결했다. 연구팀은 저온에서도 촉매활성이 뛰어난 팔라듐, 루테늄, 구리 등 2차 촉매를 삽입함으로써 시중에서 쉽게 구할 수 있는 부탄가스 연료를 사용해서도 중저온 작동온도인 500~600도에서도 세라믹 연료전지가 정상적으로 작동하는 것을 확인했다.

손지원 박사는 “이번 연구는 낮은 온도에서 작동하는 세라믹 연료전지를 다양한 연료로 사용할 수 있다는 것을 보여준 것”이라며 “휴대용 연료로도 작동이 가능하도록 해 다양한 수송, 이동용 연료전지로 사용할 수 있게 됨에 따라 ‘연료전지는 발전용’이라는 고정관념을 깨게 됐다는데도 의미가 크다”라고 말했다.



유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr