국내 연구진이 SOFC(고체산화물 연료전지)의 성능을 2배 이상 높이는 기술을 개발했다.

한국에너지기술연구원 연료전지연구실 이승복, 송락현 박사 연구팀은 최근 초음파분산 습식침투 공정으로 백금과 같은 고가의 소재를 사용하지 않고도 SOFC 성능을 21ㅐ 이상 향상시켰다고 밝혔다.

SOFC는 현존하는 연료전지시스템 중 전력변환효율이 60% 이상으로 가장 높다. 하지만 수소와 산소의 화학반응을 촉진시키기 위해 사용하는 촉매용액방울의 지름이 1㎜ 이상으로 커 산소의 유입을 방해해 오히려 전체 효율을 떨어뜨리는 결과를 초래하고 있다.

연구진은 촉매용액방울의 지름을 0.01㎜로 줄여 산소의 유입을 방해하지 않도록 해 성능향상을 꾀했다. 또 초음파 장치로 촉매층을 균일하게 정량으로 도포해 기존보다 전력효율도 2.3배 향상시켰다.

SOFC시스템의 전체 성능을 결정하는 핵심요소는 단위전지로 연료극, 전해질, 공기극으로 구성돼 있다. 이 중 공기극에서의 느린 산소환원반응이 SOFC 단위전지의 성능을 낮추는 주된 원인으로 꼽히고 있다.

그동안 산소환원반응 향상을 위해 촉매를 용액에 녹여 공기극 층에 첨가하는 방식을 사용해 왔다. 하지만 지름 1㎜가 넘는 촉매용액방울끼리 공기극 표면에 뭉쳐 산소의 유입을 막는 결과를 초래했다. 액체방울 크기 때문에 연료전지의 성능을 떨어뜨린 것이다.

에기연 이승복 책임연구원은 “이번에 개발한 공정은 기존에 만들어진 SOFC 제품에도 적용할 수 있어 상용화에 적합한 기술”이라면서 “동일 결정구조로 성장한 나노촉매층은 향후 연료전지 성능향상을 위한 중요한 연구결과로도 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.