'그린수소' 생산성 140배 높인 고체전해질 개발

조인준 기자 / 기사승인 : 2023-11-22 10:15:54
  • -
  • +
  • 인쇄
카이스트와 美메릴랜드대 공동연구팀
▲생산과정에서 탄소배출이 없는 친환경 에너지 '그린수소' (사진=dreamstime)

그린수소 생산성을 기존보다 140배 높인 고체전해질 신소재가 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 이강택 교수연구팀은 미국 메릴랜드대학 에릭 왁스만(Eric Wachsman) 교수연구팀과 공동으로 기존 소재보다 전도성이 140배 높은 산소 이온전도성 고체전해질을 개발하는데 성공했다고 22일 밝혔다.

재생에너지로 생산된 전기를 이용해 만드는 '그린수소'는 탄소배출이 전혀 없어 대표적인 청정에너지로 꼽힌다. 이 그린수소를 생산하기 위해서는 연료전지, 수전해 전지, 촉매 분야에는 주로 산소 이온성 고체전해질이 널리 사용되는데 이 산소 이온 전해질이 보통 700℃ 이상에서 활용되기 때문에 원치않는 화학반응, 소재 응집, 열충격 등의 문제가 발생한다.

연구팀이 개발한 신소재는 비스무트 산화물 기반으로 400℃에서 기존 지르코니아 소재의 700℃에 해당하는 높은 전도성을 보였으며, 중저온(600℃) 영역대에서 140배 이상 높은 이온전도도 나타났다. 비스무트 산화물 산소 이온 전도체 소재는 중저온 영역대에서 상전이로 인해 이온전도도가 급격하게 감소한다는 문제가 있었지만, 이번 연구에서 개발된 산소 이온 전도체 신소재는 도핑을 통해 중저온 영역대에서도 1000시간 이상 높은 이온전도도를 유지해 상용화 가능성을 크게 높였다.

또한 연구팀은 도핑된 원소가 산소 이온 전도체 신소재의 성능 및 안정성을 향상하는 메커니즘을 규명했다. 개발된 신소재는 고체산화물 연료전지(SOFC)에 적용돼 소자 중 가장 높은 수준의 전력 생산(2.0 W/cm2, 600℃) 능력을 보였다. 뿐만 아니라 고체산화물 전해전지(SOEC)에도 적용돼 기존보다 2배 높은 단위면적에서 분당 15.8㎖의 탁월한 그린수소 생산능력을 보이며, 해당 신소재의 실제 소자에의 적용 가능성을 증명했다.

이강택 교수는 "이번 연구에서 개발된 산소 이온 전도체 신소재는 중저온 영역대에서도 안정적으로 높은 전도도를 유지할 수 있어 세라믹 소자의 높은 작동온도를 획기적으로 낮추는 데 활용될 것으로 기대된다"며 "탄소중립 실현을 위한 에너지·환경 소자 상용화에 본 기술을 적용할 수 있을 것"이라고 연구의 의미를 강조했다.

이번 연구결과는 국제학술지 '어드벤스드 머티리얼스'(Advanced Materials) 10월 17일자 온라인에 게재됐다.

Copyright @ NEWSTREE All rights reserved.

뉴스트리 SNS

  • 뉴스트리 네이버 블로그
  • 뉴스트리 네이버 포스트
  • 뉴스트리 유튜브
  • 뉴스트리 페이스북
  • 뉴스트리 인스타그램
  • 뉴스트리 트위터

핫이슈

+

Video

+

ESG

+

현대백화점그룹, ESG 데이터 통합관리 시스템 구축 나선다

현대백화점그룹이 ESG(환경·사회·지배구조) 데이터 통합관리 시스템을 구축한다. 그룹 내 계열사의 지속가능경영 성과를 체계적으로 통합관

우리은행 'K-택소노미 AI' 도입으로 녹색금융 지원 강화

우리은행은 시중은행 최초로 한국형 녹색분류체계를 여신 심사에 활용하는 'K-택소노미 전문상담 AI'를 도입했다고 25일 밝혔다. 'K-택소노미'는 지난 202

金총리 "태양광·풍력 대폭 확대…RE100 전용 산업단지 조성할 것"

김민석 국무총리가 탄녹위 주최 콘퍼런스에 참가해 기후위기 대응을 위한 정부 차원의 에너지 대전환 추진 의지를 분명히 했다.김민석 국무총리는 22

상가 셔터가 작품으로 변신...KCC, 5명 작가와 을지로에 '셔터아트'

최근 젊고 힙(Hip)한 공간으로 탈바꿈하며 '힙지로'로 불리우는 을지로가 KCC의 컬러로 물들고 있다. KCC는 '셔터 아트 프로젝트'를 통해 서울 을지로 일

신한은행, 한국형 녹색채권 1000억원 발행..."녹색수송 사업에 투입"

신한은행은 22일 환경부가 주관하는 '한국형 녹색채권 발행 이차보전 지원사업'에 참여해 1000억원 규모의 한국형 녹색채권을 발행했다.한국형 녹색채

"영농형 태양광, 활성화하려면 '농민·농업' 중심 정책 일관돼야"

영농형 태양광을 활성화하려면 농민과 농업을 중심으로 일관되게 단계적인 정책을 펼쳐야 한다고 주장이 나왔다.최근 정부는 농촌 인구소멸과 에너지

기후/환경

+

폭염 오래 노출될수록 노화 속도 빨라진다

폭염에 자주 노출되면 노화가 더 빨라진다는 연구결과가 나왔다.25일(현지시간) 홍콩대 건축학부 도시계획디자인학과 궈추이(郭萃) 조교수와 연구진은

강릉은 4개월째 가뭄인데 서남부는 걸핏하면 '폭우'…날씨 왜 이럴까?

한반도 서해안은 기록적인 폭우로 물난리가 나는데 태백산맥 너머 동쪽에는 수개월째 비가 오지 않아 마실 물도 부족한 가뭄이 이어지고 있다. 서쪽은

157km 강풍에 다 날아갔다...베트남과 中하이난성 '쑥대밭'

최대 풍속 157km에 달하는 '괴물' 태풍 '가지키(Kajiki)'가 베트남과 중국의 하와이로 불리는 하이난섬을 초토화시켰다.지난 22일 발생해 하룻만인 23일 제13

폭염에 산불까지...美서부 축구장 1만5400개 '잿더미'

불볕더위가 극심하던 미국 캘리포니아와 오리건주에서 발생하던 산불이 몇 일째 번지면서 축구장 1만5400개 면적에 달하는 1만1000헥타르(ha)가 잿더미로

"생수·햇반·컵라면으로 살아요"...강릉 시민들, 물 부족에 아우성

서쪽지역은 최대 100mm의 폭우가 예보돼 있지만 강원도 강릉은 극심한 가뭄으로 물 부족 사태가 극에 달했다.지난 20일부터 계량기의 50%를 잠그는 제한

경기도, 퇴근길 폭우 대비 오후 6시 '비상1단계' 발령

퇴근길 폭우가 예상됨에 따라, 경기도가 25일 오후 6시를 기해 '비상1단계'를 발령한다.경기도는 25일부터 26일 오전까지 경기 북부와 남동부 지역을 중

에너지

+

순환경제

+

오피니언

+