½±°í ºü¸¥ »êȹ° Ã˸ÅÄÚÆñâ¼ú °³¹ß ¼º°ø °íü»êȹ° ¿¬·áÀüÁö ¼º´É, 4ºÐ ¸¸¿¡ 3¹è Çâ»ó °íü»êȹ° ¿¬·áÀüÁöÀÇ ¼º´ÉÀ» ´ëÆø Çâ»ó½Ãų ¼ö ÀÖ´Â Ã˸ÅÄÚÆñâ¼úÀÌ °³¹ßµÇ¾ú´Ù. ´Ü 4ºÐ ¸¸¿¡ 3¹èÀÇ ¼º´É Çâ»óÀÌ °¡´ÉÇÑ ¿øõ±â¼ú·Î, ÇâÈÄ °íü»êȹ° ¿¬·áÀüÁöºÎÅÍ °í¿Â ¼öÀüÇرîÁö ´Ù¾çÇÏ°Ô Àû¿ëÇÒ ¼ö ÀÖÀ» °ÍÀ¸·Î ±â´ëµÈ´Ù. ÀÌ ¿¬±¸´Â Çѱ¹¿¡³ÊÁö±â¼ú¿¬±¸¿ø(¿¡³ÊÁö¿¬) ¼ö¼ÒÀ¶º¹ÇÕ¼ÒÀ翬±¸½Ç ÃÖÀ±¼® ¹Ú»ç°¡ Çѱ¹°úÇбâ¼ú¿ø ½Å¼ÒÀç°øÇаú Á¤¿ìö ±³¼ö, ºÎ»ê´ëÇб³ Àç·á°øÇкΠ¹Ú¹ü°æ ±³¼ö ¿¬±¸Áø°ú °øµ¿À¸·Î ÁøÇàÇÏ¿´´Ù. Á¤¸® ÆíÁýºÎ
Á¦°ø KAIST·KIER ¿Ü
¿¬·áÀüÁö´Â ¼ö¼Ò°æÁ¦¸¦ À̲ô´Â °íÈ¿À²ÀÇ Ã»Á¤¿¡³ÊÁö¿øÀ¸·Î ÁÖ¸ñ¹Þ°í ÀÖ´Ù. ±×Áß °íü»êȹ° ¿¬·áÀüÁö(Solid Oxide Fuel Cell, ÀÌÇÏ SOFC)´Â Àü±Ø°ú ÀüÇØÁú ¸ðµÎ °íü·Î ÀÌ·ç¾îÁ® 700¡É ÀÌ»óÀÇ °í¿Â¿¡¼ ¿îÀüµÇ´Â ¿¬·áÀüÁö·Î, ¹ßÀüÈ¿À²ÀÌ °¡Àå ³ô´Ù. SOFC´Â ¼ö¼Ò, ¹ÙÀÌ¿À°¡½º, õ¿¬°¡½º µî ´Ù¾çÇÑ ¿¬·á¸¦ »ç¿ëÇÒ ¼ö ÀÖÀ¸¸ç, °øÁ¤ Áß ¹ß»ýÇÏ´Â ¿À» ÀÌ¿ëÇÑ º¹ÇÕ¹ßÀüµµ °¡´ÉÇØ È°¹ßÇÏ°Ô ¿¬±¸µÇ°í ÀÖ´Ù.
SOFC¿¡ »ç¿ëµÇ´Â »ó¿ë Àü±ØÀÇ ³·Àº ¼º´ÉÀ» Çâ»ó½ÃÅ°±â À§ÇÑ ´Ù¾çÇÑ Ã˸Šȿ°ú°¡ ´Ù¼ö º¸°íµÇ°í ÀÖ´Ù. ±×·¯³ª ¾ÆÁ÷Àº ½ÇÁ¦ ¼¿ Á¦ÀÛ °øÁ¤¿¡ Àû¿ë °¡´ÉÇÑ ¼öÁØÀº ¾Æ´Ï±â¿¡, ¿¬±¸ÁøÀº ½Ç¿ë¼ºÀÌ ¶Ù¾î³ Ã˸ŠµµÀÔ ±â¼úÀÌ ÇÊ¿äÇÏ´Ù°í »ý°¢ÇÏ¿© »ê¾÷Åë»óÀÚ¿øºÎ ½ÅÀç»ý¿¡³ÊÁöÇٽɱâ¼ú°³¹ß»ç¾÷°ú °úÇбâ¼úÁ¤º¸Åë½ÅºÎ °³ÀαâÃÊ¿¬±¸»ç¾÷ÀÇ Áö¿øÀ» ¹Þ¾Æ ¿¬±¸¸¦ ¼öÇàÇÏ°Ô µÇ¾ú´Ù.
PrOx Ã˸ŠÄÚÆÃÀ¸·Î SOFC ¼º´É ´ëÆø Çâ»ó SOFCÀÇ ¼º´ÉÀº °ø±â±Ø(¾ç±Ø)¿¡¼ ÀϾ´Â »ê¼Òȯ¿ø¹ÝÀÀ¿¡ ÀÇÇØ °áÁ¤µÈ´Ù. ¿¬·á±Ø(À½±Ø)¿¡¼ ÀϾ´Â ¹ÝÀÀ¿¡ ºñÇØ °ø±â±ØÀÇ ¹ÝÀÀ¼Óµµ°¡ ´À·Á Àüü ¹ÝÀÀ¼Óµµ¸¦ Á¦ÇÑÇϱ⠶§¹®ÀÌ´Ù. ÀÌó·³ ´À¸° ¼Óµµ¸¦ ±Øº¹Çϱâ À§ÇØ È°¼ºÀÌ ³ôÀº »õ·Î¿î °ø±â±Ø ¼ÒÀ縦 °³¹ßÇÏ°í ÀÖÀ¸³ª, ¾ÆÁ÷±îÁö´Â ÈÇÐÀû ¾ÈÁ¤¼ºÀÌ ºÎÁ·ÇÏ¿© Áö¼ÓÀûÀÎ ¿¬±¸°¡ ÇÊ¿äÇÏ´Ù.
¿¬±¸ÁøÀº ¾ÈÁ¤¼ºÀÌ ¿ì¼öÇÏ¿© »ê¾÷°è¿¡ ³Î¸® »ç¿ëµÇ´Â ¼ÒÀçÀÎ ‘LSM-YSZ º¹ÇÕÀü±Ø’(ÀÌÇÏ º¹ÇÕÀü±Ø)ÀÇ ¼º´ÉÀ» ÇÑ Â÷¿ø ³ôÀ̴µ¥ ÁýÁßÇß´Ù. ÀÌ º¹ÇÕÀü±ØÀº Àü±âÀüµµ¼º Æä·Îºê½ºÄ«ÀÌÆ®ÀÎ LSM(Lanthanum Strontium Manganite)°ú »ê¼ÒÀÌ¿Â Àüµµ¼º ÀüÇØÁúÀÎ YSZ(Yttria Stabilized Zirconia)·Î ±¸¼ºµÇ¾î »óÈ£°£ ¿Àû·ÈÇÐÀû ȣȯ¼ºÀÌ ¶Ù¾î³ª ÀüÅëÀûÀ¸·Î »ê¾÷°è¿¡ ³Î¸® »ç¿ëµÇ´Â °ø±â±Ø ¼ÒÀçÀÌ´Ù. ¿¬±¸ÁøÀº º¹ÇÕÀü±Ø Ç¥¸é¿¡ »ê¼Òȯ¿ø¹ÝÀÀÀ» È°¹ßÇÏ°Ô ÇÏ´Â ³ª³ë Å©±âÀÇ ‘ÇÁ¶ó¼¼¿Àµð¹Å »êȹ°(PrOx) Ã˸ŠÄÚÆà °øÁ¤’À» °³¹ßÇÏ°í, À̸¦ Àû¿ëÇØ SOFCÀÇ ¼º´ÉÀ» ´ëÆø Çâ»ó½ÃÄ×´Ù.
¿¬±¸ÁøÀº »ó¿Â·»ó¾Ð¿¡¼ ÀÛµ¿ÇÏ¸é¼ º¹ÀâÇÑ Àåºñ¿Í °øÁ¤ÀÌ ÇÊ¿äÇÏÁö ¾ÊÀº Àü±âÈÇÐ ÁõÂø¹ýÀ» µµÀÔÇß´Ù. Àü±âÈÇÐ ÁõÂø¹ý(Cathodic Electrochemical Deposition, ÀÌÇÏ CELD)À̶õ Àü±âÈÇÐÀû ¹ÝÀÀÀ» ÀÌ¿ëÇØ ±Ý¼ÓÀ̳ª ±Ý¼Ó ÈÇÕ¹°À» Àü±Ø Ç¥¸é¿¡ ÁõÂøÇÏ´Â ¹æ¹ýÀÌ´Ù. º¹ÇÕÀü±ØÀ» ÇÁ¶ó¼¼¿Àµð¹Å(Pr) ÀÌ¿ÂÀÌ Æ÷ÇÔµÈ ¿ë¾×¿¡ ´ã°¡ Àü·ù¸¦ È帣°Ô Çϸé, Àü±Ø Ç¥¸é¿¡¼ »ý¼ºµÈ ¼ö»êȱâ(OH-)¿Í ÇÁ¶ó¼¼¿Àµð¹Å ÀÌ¿ÂÀÌ ¸¸³ª ħÀü¹°ÀÇ ÇüÅ·Πº¯ÇÏ°í Àü±Ø¿¡ ±ÕÀÏÇÏ°Ô ÄÚÆõȴÙ. ÀÌ·¸°Ô Çü¼ºµÈ ÄÚÆÃÃþÀº °ÇÁ¶ °úÁ¤À» °ÅÃÄ »êȹ° ÇüÅ·Π¹Ù²î°í, °í¿ÂÀÇ È¯°æ¿¡¼µµ ¾ÈÁ¤ÀûÀ¸·Î Àü±ØÀÇ »ê¼Òȯ¿ø¹ÝÀÀÀ» ÃËÁøÇÑ´Ù. ÀÌ ÄÚÆà °øÁ¤¿¡ µéÀÌ´Â ½Ã°£Àº ´Ü 4ºÐ¿¡ ºÒ°úÇÏ´Ù.
LSM-YSZ º¹ÇÕÀü±Ø Àû¿ë SOFC Áß ÃÖ°í ¼º´É ¿¬±¸ÁøÀº ÄÚÆÃµÈ ³ª³ë Ã˸Ű¡ »ê¼Ò ±³È¯, ÀÌ¿Â Àüµµ¸¦ ÃËÁøÇÏ´Â ¿ø¸®¸¦ ±Ô¸íÇÏ¿© Ã˸ŠÄÚÆà ¹æ½ÄÀ¸·Î º¹ÇÕÀü±ØÀÇ ³·Àº ¹ÝÀÀ¼Óµµ¸¦ ÇØ°áÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù´Â ÇмúÀû ±Ù°Å¸¦ Á¦½ÃÇß´Ù.
°³¹ßµÈ Ã˸Ÿ¦ Àû¿ëÇÑ º¹ÇÕÀü±Ø°ú ±âÁ¸ÀÇ º¹ÇÕÀü±ØÀ» 400½Ã°£ ÀÌ»ó ±¸µ¿ÇÏ¿© ºñ±³Çغ¸´Ï, Àü±âÈÇÐ ¹ÝÀÀ Áß ¹ß»ýÇÏ´Â ÀúÇ×ÀÌ 10¹è ³·¾ÆÁø °ÍÀ» È®ÀÎÇÒ ¼ö ÀÖ¾ú´Ù. ¶Ç À̸¦ Àû¿ëÇÑ ¿¬·áÀüÁö´Â 650¡ÉÀÇ ³·Àº ¿Âµµ¿¡¼µµ ±âÁ¸ ¿¬·áÀüÁö ´ëºñ 3¹è ³ôÀº Àü·Â»ý»ê ¼º´É(142mW/§² → 418mW/§²)À» ³ªÅ¸³Â´Ù. ÀÌ´Â Çа迡 º¸°íµÈ LSM-YSZ º¹ÇÕÀü±Ø Àû¿ë °íü»êȹ° ¿¬·áÀüÁö ¼º´É Áß ÃÖ°í ¼öÁØÀÌ´Ù.
±âÁ¸ ±â¼ú°ú ´ëºñ Â÷º°¼ºÀº ¢ºÃ˸ÅÀÇ ´ãÁö·®°ú Ã˸ŠÄÚÆÃÃþÀÇ ³ª³ë´ÜÀ§ Çü»ó Á¦¾î°¡ ¿ëÀÌÇÏ¸ç ¢º´Ü¼øÇÏ°í ºü¸£°Ô »êȹ° ÄÚÆÃÀÌ °¡´ÉÇÏ¿© º°µµÀÇ ¿Ã³¸®¸¦ ¼ö¹ÝÇÏÁö ¾Ê¾Æ Ã˸ŠÀû¿ë¿¡ ¼Ò¿äµÇ´Â ½Ã°£°ú ¿¡³ÊÁö¸¦ ȹ±âÀûÀ¸·Î Àý°¨ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù´Â °ÍÀÌ´Ù. ÀÌÇÏ ÀÚ¼¼ÇÑ Â÷ÀÌÁ¡Àº [Ç¥ 1]°ú °°´Ù.
À̹ø ¿¬±¸¼º°ú·Î ¢ºSOFC ±â¼úÀÇ ¼º´É Çâ»óÀ» À§ÇÑ ¿øõ ¼ÒÀç·°øÁ¤ ±â¼ú È®º¸ ¢ºSOFC ±â¼úÀÇ ÀÛµ¿¿Âµµ Àú°¨À» ÅëÇÑ Àå±â ³»±¸¼º Çâ»ó ¹× Á¦Á¶·¿îÀü ºñ¿ë Àý°¨ È¿°ú, À̸¦ ÅëÇÑ °ü·Ã ±â¼ú °æÁ¦¼º È®º¸ ¢º°íü»êȹ° ¼öÀüÇØ µî ´Ù¾çÇÑ Àü±âÈÇÐ ¼ÒÀÚ¿¡ Àû¿ëÇÏ¿© ¼º´É ¹× ³»±¸¼ºÀ» Çâ»ó½Ãų ¼ö ÀÖ´Â ¹ü¿ë ±â¼ú·Î ±â´ë ¢º2050 ź¼ÒÁ߸³, ¼ö¼Ò°æÁ¦ È°¼ºÈ µîÀÇ ¿¡³ÊÁöÀüȯ ±¹°¡Á¤Ã¥ ½ÇÇöÀ» À§ÇÑ ÇÙ½É ±â¼ú¿¡ ´ëÇÑ ±â¼ú·Â È®º¸ µîÀÇ È¿°ú°¡ ±â´ëµÈ´Ù.
ÇÑÆí, ÀÌ ¿¬±¸ ³í¹®Àº Àç·á°úÇÐ ºÐ¾ß ¼¼°èÀû ÇмúÁöÀÎ ¡ºAdvanced Materials(IF 29.4, JCR Materials Science ºÐ¾ß »óÀ§ 2.3% À̳»)¡»¿¡ <Revitalizing Oxygen Reduction Reactivity of Composite Oxide Electrodes via Electrochemically Deposited PrOx Nanocatalysts>¶ó´Â Á¦¸ñÀ¸·Î 3¿ù 22ÀÏ¿¡ °ÔÀçµÇ¾ú´Ù.
°øµ¿¿¬±¸Áø Áß ÇÑ ¸íÀÎ ÃÖÀ±¼® ¹Ú»ç´Â “À̹ø¿¡ °³¹ßÇÑ Àü±âÈÇÐ ÁõÂø±â¼úÀº ±âÁ¸ SOFC Á¦ÀÛ °øÁ¤¿¡ Å« ¿µÇâÀ» ÁÖÁö ¾Ê´Â ÈÄó¸® °øÁ¤À¸·Î, °æÁ¦ÀûÀ¸·Î »êȹ° ³ª³ëÃ˸Ÿ¦ µµÀÔÇÏ¿© »ê¾÷Àû È°¿ë¼ºÀÌ ³ô´Ù”°í ¸»ÇÏ¸ç “SOFC »Ó¸¸ ¾Æ´Ï¶ó ¼ö¼Ò »ý»êÀ» À§ÇÑ °í¿Â ¼öÀüÇØ(SOEC) µî ´Ù¾çÇÑ ¿¡³ÊÁö º¯È¯ÀåÄ¡¿¡ Àû¿ë °¡´ÉÇÑ ¿øõ±â¼úÀ» È®º¸Çß´Ù”°í ¼Ò°¨À» ÀüÇß´Ù.
<Energy News>
|