김건태 화학공학부 교수팀 발표
나노에너지 온라인 속보로 공개
김건태 에너지 및 화학공학부 교수팀은 임탁형 한국에너지기술연구원(KIER) 박사, 신지영 숙명여대 교수 등과 공동으로 ‘하이브리드 고체산화물 수전해전지(Hybrid-SOEC)’를 개발했다고 14일 밝혔다.
수전해는 물을 전기로 분해해 수소를 얻는 기술이다. 이산화탄소 같은 온실가스는 물론 오염물질 없이 수소를 생산할 수 있는 청정 기술이다.
김 교수팀은 고체산화물 수전해전지(두 전극과 전해질이 모두 고체된 전지)로 수소 생산 효율을 높일 방법을 꾸준히 찾아왔다. 이번 연구에서는 기존 전해질의 숨겨진 특성을 발현시켜 한 쪽 전극에서만 일어나던 물의 전기분해 반응을 두 전극 모두에서 일으킬 방법을 찾아냈다.
제1저자인 김준영 UNIST 에너지공학과 박사과정 연구원은 “수소 이온 전도성 전해질의 구동 환경을 제어하면 두 이온이 지나다니는 ‘혼합 이온 전도성 전해질’을 구현할 수 있다”며 “이 전해질을 처음 도입한 ‘하이브리드 고체산화물 수전해전지’에서는 양쪽 전극에서 물의 전기분해가 일어나 수소 생산량이 크게 늘었다”고 설명했다.
하이브리드 고체산화물 수전해전지의 전극으로는 전기화학 특성이 우수한 ‘이중층 페로브스카이트’가 쓰였다.
김건태 교수는 “기존 수전해 장치들과 성능을 비교해도 수소 생산에 필요한 전기 에너지가 가장 적었다”며 “물을 직접 분해하기 때문에 산소와 수소 외에 오염물질을 전혀 배출하지 않는데다 전기 소모량까지 적은 효과적인 장치”라고 말했다.
이번 연구는 나노 에너지 12월5일자 온라인 속보로 공개됐다.
김봉출기자 kbc78@ksilbo.co.kr