KAIST 연구팀, 이산화탄소 분해 최고 효율 세라믹 전해전지 개발

(대전ㆍ충남=뉴스1) 양상인 기자 = 국내 연구팀이 초고성능 복합 나노섬유 전극 기술로 세라믹 전해전지의 작동 온도를 낮추고 이산화탄소 분해 효율을 세계 최고 수준으로 향상시키는 데 성공했다.

한국과학기술원(KAIST)은 이강택 교수 연구팀이 현존 최고 수준의 이산화탄소 분해 성능을 가진 세라믹 전해전지 개발에 성공했다고 1일 밝혔다.

일반적인 배터리는 전기를 저장했다가 방출하는 저장장치라면, 세라믹 전해전지는 전기를 이용해 화학 반응을 유도하는 장치다.

외부에서 공급된 전기를 이용해 이산화탄소나 물을 분해해 수소나 일산화탄소 같은 유용한 화학물질을 만드는 일종의 '전기화학 반응기'로 이산화탄소 저감이나 그린 수소 생산 등 친환경 에너지 전환 기술로 주목받는다.

하지만 배터리의 전해질로 전기화학적 내구성이 우수한 고체 세라믹이 사용되다 보니 낮은 효율성과 높은 유지비용 등의 한계가 있었다.

연구팀은 전도성이 매우 뛰어난 초이온전도체 소재를 기존 전극에 혼합한 복합 나노섬유 전극을 개발했다.

이 복합나노 섬유는 기존보다 두께가 약 45% 얇고, 머리카락 굵기의 1000분의 1 수준으로 전기화학 반응이 일어나는 면적이 확대되도록 설계됐다.

이를 통해 연구팀은 세라믹 전해 전지의 작동 온도를 기존 대비 100도 이상 크게 낮추면서도 이산화탄소 분해 성능을 약 50% 이상 향상시키는 데 성공했다.

또한 세계 최고 수준 이산화탄소 분해 성능(1㎠당 1.25암페어)을 기록했으며 300시간 이상 시운전에서도 안정적인 성능이 유지되는 것을 확인했다.

이 교수는 “이번에 개발한 신소재 복합 나노섬유 전극 기술은 이산화탄소 저감은 물론 그린 수소 생산 및 친환경 전력 생성 등 다양한 차세대 에너지 기술 발전을 이끌 핵심 기반 기술”이라고 밝혔다.

이번 연구는 세계적 권위지 ‘어플라이드 카탈리시스 B: 환경과 에너지’ 온라인판에 게재됐다.

ysaint8609@news1.kr