내 신청현황
종류	모집공고명	진행상태
신청내용이 없습니다.

첨단기술정보

home
알림마당
과학기술정보분석
첨단기술정보

고체산화물 연료전지의 최근 연구개발 동향

전문가 제언: ○ 산화지르코늄(ZrO2)이나 산화세륨(CeO2) 등의 고체산화물을 전해질로 이용하는 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)는 일반적으로 700-1,000도의 고온에서 작동하고 전해질 내에서 산화이온(O^2-)이 전도하기 때문에 원리적으로 수소뿐만 아니라 메탄이나 부탄 등의 탄화수소에서도 공기 중의 산소와 전기화학 반응을 시켜 발전할 수 있다. 여러 연료전지 중에서 발전효율이 가장 높고 고온 폐열을 이용할 수 있기 때문에 시스템 전체의 에너지 변환효율을 더욱 높일 수 있어 조기 실용화가 기대되고 있다.

○ 연료전지는 수소 등의 연료와 공기(산소)를 반응시켜 전력을 발생시키는 기기이며 환경 친화적인 발전장치이다. 사용하는 재료에 따라 여러 가지 방식의 연료전지가 개발되고 있는데 그 중에서 가장 높은 에너지 변환효율을 나타내는 것이 SOFC이다. 그러나 현재 작동온도가 700-1,000도의 고온이기 때문에 대형 발전설비 및 가정용 발전기기로서 그 용도가 한정적이라는 점이 해결과제이다.

○ SOFC를 다양한 용도로 사용하기 위해서는 작동온도를 낮출 필요가 있다. 특히 노트북이나 휴대전화에 사용하기 위해서는 450℃ 이하의 온도로 낮출 수 있어야 한다. 이를 위해 전해질 재료를 기존의 산소이온이 전달하는 산화물 대신에 저온에서도 고효율로 수송할 수 있는 수소이온(양성자, Proton)산화물을 이용하여 작동온도를 낮추는 연구가 활발히 진행되고 있다.

○ 기존에 연료전지의 주류였던 고체고분자 연료전지(PEMFC)는 전해질을 통해 수소 양이온을 교환하여 전기회로를 성립시키는데 연료의 선택에서 문제가 많았다. 수소만을 연료로 사용할 수 있고 다른 탄소화합물(가스나 알코올 등)을 사용하는 경우에도 연료전지에서 이를 개질시켜 화합물에 포함된 수소만 추출해야 하므로 시스템 전체의 전력 생산효율이 연료 개질과정에 종속하게 됨으로써 전체 시스템의 크기가 커지게 되는 문제점이 있다. 또한 SOFC는 연료적인 장점 이외에 효율이 높아 탄소 배출량을 저감시킬 수 있다는 장점이 있다.

저자: Ryuji Kikuchi
자료유형: 학술정보