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발전용 고체산화물 연료전지 응용

전문가 제언: ○ 연료전지는 산화제와 연료의 전기화학 결합에 의해 기체 연료를 전기 에너지와 열에너지로 변환시키는 에너지 변환 단위다. 이것은 카르노 사이클에 제한받지 않고 전기화학적으로 작동하므로 질소산화물이나 이산화탄소 배출이 낮다. 높은 변환효율과 환경 친화성으로 인해 연료전지는 전기를 생산하는데 효과적인 공정으로 인식되고 있다.

○ 고체산화물연료전지(SOFC)는 수소를 포함한 연료와 공기를 공기극, 고체전해질, 연료극을 통과시켜 전기와 열을 만들어내는 발전 기술이다. SOFC는 기존 에너지원 대비 효율이 높고 오염물질·온실가스 배출도 대폭 낮출 수 있어 차세대 에너지 기술로 주목받고 있다. 지난 2010년 미국 블룸에너지가 `블룸박스`라는 SOFC를 공개하면서 전 세계에 폭발적인 관심을 불러일으켰다.

○ 수송용 에너지 시장을 위해, SOFC는 경제적인 생산과 분배 문제를 해결해야 한다. 이를 위해 현재 신뢰성 있는 에너지 자원들을 효율적으로 이용하는 연료전지 기술을 이용해야 한다.

○ SOFC는 다른 연료전지와 마찬가지로 전해질을 통해 연료극과 공기극을 분리해 놓은 형태를 가지나 SOFC의 전해질은 산소 이온 전도성을 갖는 세라믹재료를 사용한다는 점에서 다른 연료전지들과 구분할 수 있다. 따라서 운전원리는 다른 연료전지와 다소 차이를 보인다. 수소를 연료로 사용했을 경우 수소의 연소반응과 비슷한 반응을 보이는데 수소의 연소반응은 연료의 산화와 산소의 환원반응이 거의 동시에 일어나므로 발생된 전자가 수소로부터 산소로 이동하는 시간이 매우 짧은 전자의 이동경로를 갖고 있다

○ 다양한 장점에도 불구하고 SOFC는 여러 기술적 장벽과 단가 문제 때문에 상용화 단계까지는 이르지 못했다. 우리나라는 특정 연료전지 한 분야에 몰입돼 있고, 특히 SOFC를 먼 미래 기술로 생각하고 있는 것이 문제다. 또한 지금이라도 융합소재 등 SOFC에 대한 폭넓은 연구개발과 정책적극 지원이 필요하다고 사료된다.

저자: Arnab Choudhury
자료유형: 학술정보