신재생에너지 원천기술연구센터를 가다⑦
카이스트-고체산화물 연료전지

 

▲ 배중면 고체산화물 연료전지 원천기술연구센터 센터장

[이투뉴스] 연료전지는 전해질의 종류와 작동온도에 따라 종류가 다양하게 나뉜다. 이 가운데 고체산화물 연료전지(SOFC)는 약 700~800℃ 이상에서 작동하며 세라믹 기반의 고체 전해질을 갖는다. 

이러한 SOFC는 연료전지 중에서도 효율이 월등히 높고 수소뿐만 아니라 일산화탄소, 천연가스까지 다양한 연료를 사용할 수 있으며 이동형 전원장치부터 대형 발전소까지 적용의 폭이 매우 넓다.

하지만 현재 SOFC는 국내에서 상용화되지 못하고 있다.

배중면 카이스트(한국과학기술원) 원천기술센터장(기계공학과 교수)은 "고온에서 작동되기 때문에 우선 열화현상이 가장 문제되며 국내엔 양산기술이없을 뿐더러 똑부러지는 해석모델도 없다"고 말했다.

SOFC의 문제점 해결을 위해 국내 6개 대학 카이스트, 서울대, 한양대, 성균관대, 전남대, 전북대에서 재료공학, 기계공학, 화확공학 등 전문분야 7명의 교수가 모여 활발한 연구를 하고 있다.

센터는 재료와 제조·공정, 시스템·설계 3분야로 연구를 진행하고 있으며 카이스트는 제조·공정 일부와 시스템·설계분야의 연구를 맡고 있다.

재료분야팀은 SOFC가 왜 5년을 못 버티지는지를 연구하고, 제조·공정분야팀은 제조과정중 생기는 세라믹 타일 셀의 휘어짐에 대한 문제를 해결하게 된다.

배 센터장은 "문제를 해결하는 과정에서 센터는 현재까지 관련 특허를 3건 출원했다"며 "특허받은 기술을 기업에 이전해 경제성을 확보하고 이를 상용화 하는 것이 센터의 목표"라고 말했다.

그는 "현재 상용화된 고분자 전해질형 연료전지는 백금 등이 들어가 가격이 매우 비싸지만 SOFC는 희귀금속 등이 필요없다"며 "지금은 모두 수공품이기 때문에 처음 상용화가 되면 가격이 높을지 몰라도 대량생산이 가능해지면 향후 200만원대에 구매 가능하다"고 덧붙였다.

▲ 고체산화물 연료 전지의 구동 모식도                                   출처-bloom energy

<미니인터뷰>   "1차년도 연구결과 초과 달성…인력양성도 성과"

-센터의 연구는 어디까지 진행됐나.
▶1차년도에 계획했던 연구는 초과 달성한 상태다. 특히 인력양성 부분에서 석·박사를 많이 배출했으며 논문도 해외랭킹 4위를 기록했다. 현재는 실현 가능성이 보이는 2차년도 연구분의 검증을 하고 있고 3차년도엔 꽃을 피울 것이다.

대면적화 부분도 어느정도 해결된 상태다. 성냥개비로 건물을 세울 수 없듯이 실험실 버튼사이즈 셀로는 상용화에 다가갈 수 없다. 큰 사이즈 셀 개발에 주력하고 있다.

센터는 연구와 더불어 기업컨설팅 및 창업도 지원하고 있다. 지난해 9월에는' Hn Power' 벤처기업을 설립했으며 이미 적지않은 수익을 내고 있다.

-산업체와의 협력은 어떻게 이루어지고 있는가.
▶국내에서는 포스코와 삼성SDI를 중심으로 발전용 SOFC 시스템을 개발하고 있으며 한국전력과 함께 가정용 SOFC 시스템을 개발중이다. 중소기업과도 SOFC관련 소개 및 부품의 상용화를 위해 공동연구를 하고 있다. 이 외에도 일본의 NGK, 사우디 아람코, CFCC 등과 공동연구를 진행하는 등 국제교류도 활발하다.

-해외 SOFC 기술개발 현황은?

▶미국은 현재 세계 최대 규모인 200kW급 SOFC시스템을 개발했으며 Near-Team DG프로그램을 통해 2030년까지 MW급 SOFC 상용화를 목표로 하고 있다. 일본에서는 몇몇 회사가 필드 테스트 단계까지 진행시켰고 우리나라의 경우 현재 파일롯 단계에 와있다.

-연료전지는 신재생에너지가 아니라는 논란이 있다.

▶연료전지는 일단 이산화탄소가 발생하지 않아 청정에너지원임은 맞다. 향후 태양광과 풍력이 대형화 돼 발생되는 에너지를 수소형태로 저장하면 연료전지와 맞물려 신에너지가 될 수 있다. 현재도 천연가스와 프로판가스를 이용할 경우 재생에너지에 속한다고 본다.

전빛이라 기자 jb1021@e2news.com

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