물에서 전기생산하는 신기술 개발…"친환경 에너지 개발에 기여"

(서울=연합뉴스) 최평천 기자 = 복잡하고 비용이 많이 드는 공정 없이 효율적으로 물에서 전기를 생산할 수 있도록 하는 기술이 개발됐다. 이 기술은 수소 에너지를 전기로 전환하는 나노기술의 상용화에 도움이 될 것으로 기대된다.

연세대는 이 대학 세라믹공학과를 졸업하고 영국 세인트앤드루스 대학에서 박사후 과정 연구를 하는 명재하 박사와 세인트앤드루스 대학 존 얼바인 교수 연구팀이 전기화학적 방법으로 수소 에너지를 전기로 안정적으로 변환하는 기술을 개발했다고 23일 발표했다. 연구 결과는 22일(영국 시간) 세계적 과학 학술지 '네이처'에 게재됐다.

연구팀은 전기화학적 조절을 이용해 세라믹에서 나노 촉매의 성장을 극대화했고 이를 '가역 고체산화물전지'에 적용해 수소 에너지에서 전기를 효율적으로 생산하는데 성공했다.

가역 고체산화물전지는 수소와 같은 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 연료전지 반응과 물을 수소와 공기로 분리하는 전해반응이 합쳐진 고체산화물로 에너지 변환장치를 일컫는다.

가역 고체산화물전지는 오염물질 없이 전기를 생산할 수 있다는 점에서 이론적으로 효율적인 에너지 전환 장치로 평가받지만 700∼900도에서 작동하고 효율적이고 안정적으로 전기를 생산하는데 어려움이 있어 상용화가 어려웠다.

연구팀은 기존 물리·화학적인 공정을 이용해 전기를 생산하는 방식 대신 전기화학적 공정을 이용해 나노 입자가 자가 성장할 수 있도록 했다. 나노 입자가 자가 성장하면서 전극에서 안정적으로 전기가 생산된다. 물리·화학적인 공정은 고온에서 나노 입자 간의 응집현상이 발생해 안정성과 성능이 급격히 떨어진다.

연구팀은 전기화학적 방법을 통한 전기 생산은 값비싼 추가적인 공정이나 실험실이 필요 없기 때문에 대량생산이 가능하며 기존의 전극 물질보다 5배 이상 높은 전기를 생산한다고 설명했다.

이번 연구를 주도한 명 박사는 "이제부터는 고비용의 추가 공정 없이 나노기술을 고온 에너지변환 장치에도 적용할 수 있게 됐다"면서 "다양한 신재생 에너지 분야에 적용하면 더 빠르게 친환경 수소 에너지 사회의 실현이 가능할 것"이라고 말했다.

그는 "지금은 한국에서 배운 기초와 기술을 바탕으로 영국에서 선진기술을 개발했지만, 한국으로 돌아가 후학 양성과 국가 기반에 도움이 될만한 연구를 직접 수행해보고 싶다"고 포부를 밝혔다.