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고체산화물 연료전지의 발전과 전망

전문가 제언: ○ 고체산화물 연료전지(SOFC)는 화석연료에서 배출되는 환경가스와 온실가스를 최소화하는 수단이라고 할 수 있다. SOFC는 과도기 연료인 탄화수소와 연료인 수소를 다시 사용할 수 있는 에너지변환 수단인 것이다. 또한 SOFC는 연료가 산소와 반응하여 연소할 때 나오는 연소열이 전기에너지로 변환한다.

○ 연료에 대한 적응성, 반응의 친환경성, 높은 변환효율 등에서 SOFC는 과도기의 수소시대를 감당할 수 있는 유일한 엔진으로서 선진국에서는 이를 개발하기 위해 많은 노력을 하고 있다.

○ SOFC의 부재중에서 고체전해질로 주목받고 있는 재료는 대개 ZrO2계, CeO2계, Bi2O3계 등의 형석구조를 갖는 산화물과 LaGaO3계 산화물로 대표되는 페로브스카이트계 산화물이 있다. 이들 중에서 가장 선호가 높은 것이 YSZ이나 다른 고체전해질에 비하여 이온 전도도가 낮다는 단점을 가지고 있다. 다른 고체전해질은 YSZ에 비하여 높은 이온전도도를 지니나 상안정성이 결여되고 산소분압에서 전자전도성 등의 문제점을 보이고 있다.

○ 이 문헌은 SOFC의 개발과정을 상세하게 설명하고 있으며 향후에 진행될 것으로 예상되는 문제를 키워드 형식으로 기술하고 있다. 또한 재료 기초과학을 기반으로 하는 학술 측면에 있는 필자가 SOFC에 필요다고 생각하는 것에 대하여 설명하고 있다.

○ 우리나라도 수소연료전지, 가스·석탄액화 청정연료 및 에너지저장 등이 차세대 성장 동력으로 육성될 계획이다. 근래에 KIST가 제반기술에 대하여 연구를 하고 있으며 KIER도 소형발전 시스템 개발연구가 진행 중이다. 그러나 셀 제조의 국산화, 전해질/전극재료의 개발이 계속되어야 한다. 제조업체도 관심을 가지고 시작품 등의 개발에 노력하기를 바라며 SOFC 관련 연구인들이 이번 특집을 참조하길 바란다.

저자: Junichiro Mizusaki
자료유형: 학술정보