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연료극지지 평판형 SOFC 셀 스택의 개발

전문가 제언: ○ 차세대 하이브리드 발전시스템의 핵심기술로 주목받는 SOFC 기술은 고온에서 재료의 물성한계를 극복할 수 있는 새로운 스택 설계 및 소재를 적용하여 신뢰성 향상과 제조원가 저감을 위한 노력을 계속하고 있다. 그동안 SOFC 연구는 발전을 거듭하여 성능지수인 발전밀도가 10정도 증가하였으며, 현재도 소재발굴과 스택 및 시스템 성능과 내구성을 향상시키기 위한 연구개발이 계속되고 있다.

○ SOFC는 대부분 고상재료로 구성되어 있고, 작동온도가 600~1000℃의 고온에서 운전이 이루어지며, 단전지를 구성하여 제조하는데 형상이나 형태의 제약이 적은 특징을 가지고 있다. SOFC 단전지는 관형과 판형의 두 가지 형태로 나누어지고, 기밀성을 가진 전해질을 가운데 두고 양쪽에 두 개의 전극이 샌드위치를 이루는 구조이다.

○ SOFC가 많은 장점에도 불구하고 기술개발이 지연되는 것은 취성을 가진 세라믹 재료를 기반으로 하기 때문이다. 따라서 구조적 안정성, 복잡한 공정에 의한 미세구조의 재현성과 부품의 신뢰성을 유지할 수 있어야 기술개발이 가능하다. 이 문헌은 재료, 프로세스에서 제조에 이르기까지 양산에 장애가 되는 과제를 해결하여 셀 스택의 기술 확립을 위한 연구에 관한 것이다.

○ SOFC 연구는 전력밀도 향상을 위한 전해질과 전극소재의 개발과 고성능 단전지구조 및 출력용량 증대를 위한 다양한 스택개발에 집중되어 왔다. 이러한 노력으로 전기화학적 성능향상과 내구성 측면에서 발전이 있었으며, 향후에도 발전 속도는 더욱 빨라질 것으로 예상된다.

○ 국내 연료전지 관련기업은 포스코에너지, GS, EPS, 두산중공업 등이 수요처로 위치하고 있으며, 퓨어셀파워, GS퓨어셀, CNL에너지 등이 부품 및 모듈 등을 공급하고 있다. 국내 공급업체들은 연료전지 주변장치에 대해서는 일부 국산화에 성공하였으나, 핵심부품인 스택에 대한 기술을 경쟁력이 부족한 편이다. 향후 스택의 설계와 기밀성 향상, 접촉저항 감소 등에 대한 연구가 필요하다고 생각된다.

저자: Satoshi Sugita
자료유형: 학술정보