“적은 전기로 더 많은 수소 생산”
[천지일보=김빛이나 기자] 전기로 물을 분해해 수소를 얻는 기술인 ‘수전해’는 이산화탄소와 같은 온실가스나 오염물질이 없이 수소를 생산할 수 있어 청정기술로 각광받았다. 그러나 그동안 전기가 많이 든다는 문제가 있었는데, 이를 해결할 새로운 수전해전지가 개발됐다.
신지영 숙명여자대학교 기계시스템학부 교수팀은 김건태 울산과학기술원 교수, 임탁형 한국에너지기술연구원 박사와 공동으로 물을 전기분해해 수소를 얻는 ‘하이브리드 고체산화물 수전해전지(Hybrid-SOEC)’을 개발했다고 15일 숙명여대가 밝혔다.
하이브리드 고체산화물 수전해전지는 기존에 비해 훨씬 적은 전기를 쓰면서 수소는 더 많이 얻을 수 있는 획기적인 장치로 주목받고 있다. 이번 연구는 에너지 분야의 권위지 ‘나노 에너지(Nano Energy, IF 12.3)’ 12월 5일자 온라인 속보로 공개됐다.
고체산화물 수전해전지(Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC)는 두 전극과 전해질이 모두 고체로 이뤄진다. 그 덕분에 구조가 간단하고 전해질 보충이나 부식 문제가 없다. 게다가 고온에서 작동해 화학반응에 필요한 전기 에너지도 줄일 수 있다. 신재생에너지로 얻은 전기로 수소를 생산하는 청청 에너지 발생장치다.
신지영 교수팀은 이 전지로 수소 생산 효율을 높일 방법을 꾸준히 찾아왔다. 이번 연구에서는 한 쪽 전극에서만 일어나던 물의 전기분해 반응을 두 전극 모두에서 일으킬 방법을 찾아냈다. 비결은 기존 전해질의 숨겨진 특성을 발현시킨 데 있다.
기존 전해질은 산소 이온이나 수소 이온 중 하나만 다른 전극으로 전했다. 산소 이온을 전달하는 전해질을 쓰면, 연료극에서 물의 전기분해가 일어나 수소가 나온다. 이때 산소는 전해질을 통해 공기극으로 배출된다. 반대로 수소 이온을 잘 전하는 전해질을 사용하면, 공기극에서 물의 전기분해가 일어나 산소가 나온다. 이때 수소는 전해질을 통해 연료극으로 나온다.