KAIST, 머리카락 1000배 얇은 '복합나노섬유' 개발
전기화학반응 활성화..낮은 온도서 효율적 작동
KAIST는 이강택 기계공학과 교수 연구팀이 세라믹 복합나노섬유를 개발해 현존하는 최고 성능의 이산화탄소 분해 성능을 가진 세라믹 전해전지를 구현했다고 1일 밝혔다.
세라믹 전해전지(SOEC)는 이산화탄소를 일산화탄소 등 유용한 화학물질로 전환할 수 있는 에너지 변환 기술로 주목받고 있다. 하지만 800도 이상의 작동 온도가 필요해 유지 비용이 많이 들고, 안정성이 낮아 상용화에 한계가 있다.
연구팀은 전기가 잘 통하는 초이온전도체를 기존 전극에 섞어 만든 '복합 나노섬유 전극'을 개발, 세라믹 전해전지가 더 낮은 온도에서도 효율적으로 작동할 수 있도록 설계했다. 나노섬유 굵기를 기존보다 45% 줄여 전극을 머리카락 굵기보다 1000배 가는 수준으로 제작해 전기분해 반응이 일어나는 면적을 극대화했다.
이를 통해 세라믹 전해전지의 작동 온도를 낮춘 동시에 이산화탄소 분해 성능을 50%가량 높이는 데 성공했다.
복합 나노섬유가 적용된 세라믹 전해전지는 기존 보고된 소자 중 가장 높은 세계 최고 수준의 이산화탄소 분해 성능을 기록했고, 300시간의 장기 구동에도 안정적인 전압을 유지했다고 연구팀은 설명했다.
이강택 교수는 "나노섬유 전극 제작과 설계 기술은 이산화탄소 저감뿐만 아니라 그린수소와 친환경 전력 생산 등 다양한 차세대 에너지 변환 소자 개발에 선도적 기술로 활용될 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 국제 학술지 '어플라이드 카탈리시스 B: 환경과 에너지(지난달 3일자)' 온라인에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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