[뉴프런티어] 400~600도에도 작동하는 고체산화물 연료전지 개발
이에 한양대 신재생에너지시스템연구실(책임교수 김영범)은 저온 환경(400~600도)에서도 구동이 가능한 고체산화물 연료전지 개발에 착수했다. 성능 개선을 위한 구조체 개발, 양산형 공정을 위한 프로세스 개발 등이 목표다. 연구실은 저온형 고체산화물 연료전지를 자유지지방식으로 제작, 450도의 저온 영역에서 약 1.3mW/㎡라는 성능을 구현해냈다. 이는 현재까지의 자유지지 연료전지 중 가장 높은 성능을 자랑한다.
저온에서 구동이 가능하다는 것은 연료전지 시스템의 소형화 및 열적 내구성 향상을 기대할 수 있다는 뜻이다. 또 현재 개발 중인 양산형 공정 프로세스인 화학용해증착법과 저온 극단파 소결법을 이용, 저온형 고체산화물 연료전지 제작 시간을 혁신적으로 단축시킬 것으로 기대된다.
연구실은 역전기습윤법(reversed electrowetting)을 이용, 다양한 방식으로 가해지는 모든 진동 현상을 에너지로 수확할 수 있는 에너지 하베스팅 기술 소자 개발에도 처음으로 나섰다. 기존 연구의 주류를 이루던 압전 소자를 이용한 발전법은 상대적으로 큰 기계적 힘이 필요하다는 점에 주목했다. 역전기습윤 에너지 하베스팅 기술은 큰 진동 환경뿐 아니라 미세 진동 환경에서도 에너지 변환이 가능한 만큼 에너지 변환 효율을 극대화할 수 있다.
연구실은 현재까지 원자막 증착법이라는 최신 박막 증착 기술을 도입, 작은 진동에서 매우 높은 발전 밀도를 얻어냈고, 24V 전압 환경과 2㎐ 진동 환경에서 약 11mW/㎠의 순간 전력 밀도를 끌어냈다. 이 또한 기존 에너지 하베스팅 기술에 비해 수배 이상의 성능이라는 평가다.
김영범 교수는 “보다 더 많은 분야에 적용하려면 에너지 변환효율과 내구성을 높여야 하는 점 등 선제적으로 해결돼야 할 부분이 많다”고 전했다.
김 교수는 “기존 연구 접근 방식 간의 공백을 메우고 벽을 허무는 새로운 접근법에 앞으로도 매진할 것”이라며 “이론적 규명뿐 아니라 다양한 분야로의 융합연구를 통해 향후 신재생에너지 연구에서 큰 전기를 마련할 계획”이라고 덧붙였다.
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