한국연구재단은 한국세라믹기술원 신태호 단장 연구팀이 세계 최고의 이산화탄소 분해 성능을 갖는 고체산화물 수전해 전지 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

고체산화물 수전해 전지는 이산화탄소를 고온에서 전기 분해해 일산화탄소 등 고부가가치 화합물로 전환하는 시스템이다.

기존에 쓰이는 니켈 금속전극은 촉매 활성이 우수하나 장기간 운전 시 입자 크기가 점차 커지고 전극 활성이 떨어지는 등 내구성에 한계가 있다. 

내구성이 높은 세라믹 전극이 대안으로 제시되고 있지만 촉매 활성이 낮다는 한계가 있다.

연구팀은 초음파를 이용해 세라믹 전극 표면에 고체 분말 입자와 나노구조체를 균일하게 분무하는 방법으로 기존 전극 코팅법보다 간단하고 내구성이 우수한 세륨 산화물 기반 세라믹 전극을 구현했다. 이렇게 만든 나노 구조의 세라믹 전극을 적용한 고체산화물 수전해 전지는 850도에서 이산화탄소 분해 능력을 보여주는 척도인 전류밀도가 3.89A/㎠(제곱센티미터당 암페어)로 세계 최고 효율을 나타냈다.

신태호 단장은 "초음파 스프레이 기반 분무 공정은 차세대 에너지 소재 전극 코팅에 중요한 지침을 제공할 것"이라며 "고체산화물 수전해 전지 소재와 부품의 국산화에 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '에너지 앤 인바이런멘털 사이언스'(Energy & Environmental Science) 지난 7일 자 표지논문으로 선정됐다.