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[인터뷰] 포항공과대학 신소재공학과 최경만 교수
남영태 기자  |  nam@gasnews.com
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[1246호] 승인 2016.03.23  23:25:00
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“SOFC의 응용분야는 무궁무진 합니다”

   
 

소형 SOFC 단전지 적용된
스마트폰 상용화 5~10년 예상

정부·지자체·기업은 인내심을
가지고 SOFC에 투자해야

“고분자전해질연료전지나 인산형연료전지는 저온구동으로 본질적으로 내구성에 이점을 가져 비교적 상용화가 쉽습니다. 이에 비해 고체산화물연료전지는 고온 구동으로 개발의 어려움이 있으나 고효율 및 다양한 연료 사용이 가능한 점 등에서 훨씬 저가로 다양한 응용분야에 사용 가능합니다.”

포항공과대학 신소재공학과에서 고체산화물연료전지(SOFC)에 관련해 연구를 진행하고 있는 최경만 교수(63)는 박사 논문으로 고체 전해질 연구를 시작해 1988년 포스텍 부임 후 초기에는 전자세라믹스를 연구하다 1996년부터 SOFC를 집중 연구하고 있다.

그는 최근 이동형 전자기기에 활용 가능한 ‘소형 SOFC 단전지’를 개발했으며 이번 개발과 관련해 SOFC를 선택한 이유가 있다고 했다.

“고분자 재료를 전해질로 메탄올을 연료로 사용하는 메탄올연료전지를 모바일 전원으로 사용하고자 국내외 여러 회사에서 개발 시도 했으나 어려움에 직면해 중단했습니다.”

“하지만 SOFC는 다른 연료전지들에 비해 고온 작동으로 고효율이 가능하고 특히 박막을 사용하는 소형 SOFC는 리튬 이차전지의 ~3배 이상의 에너지 밀도를 확보할 수 있는 신개념 에너지 기술로 세계적 주목을 받고 있어 선택했습니다.”

최 교수는 이번 소형 SOFC 단전지 개발에 대형 SOFC를 제조하는 방식으로 값싸고 대형화 및 양산이 용이한 ‘테이프캐스팅-압착-동시소결’ 공정을 사용했단다. 뿐만 아니라 소재 및 제조공정을 잘 선택하면 열 충격 취약성이 없는 장점이 있다고.

또 그는 이번 단전지가 적용된 스마트폰의 상용화를 위해선 단전지의 신뢰성 규명 및 양산을 위한 연구가 필요하다고 말했다. 이 후 단전지를 연결한 스택, 연료공급 및 전원관리 기술을 집적화해 ‘칩’형태로 제조해야 한단다.

“스마트폰은 크기가 작아서 집적화가 가장 어려워 여러 가지 전원 중에서도 적용에 가장 오랜 연구가 필요할 것으로 생각합니다. 아직까지 성능과 내구성을 동시에 보여주지 못했기 때문에 연구에 많은 관심을 받지 못하고 있지만 정부와 기업체가 집중적으로 지원한다면 그 시기를 크게 앞당길 수 있을 것으로 생각됩니다. 예측이 쉽지 않지만 5~10년 후 상용화를 예상해 봅니다.”

최경만 교수는 이번 연구·개발에 많은 사람들이 ‘소형 SOFC 시스템’을 개발한 것으로 오해하고 있는 것 같다고 말했다.

“연료전지는 단전지-스택-시스템의 단계로 개발되는데 특히 소형 SOFC의 경우 열 싸이클에 대한 내구성과 동시에 고성능을 나타내는 단전지의 개발이 가장 중요하지만 성공하지 못하고 있었습니다. 이번 연구에서는 내구성 및 고성능을 동시에 확보 할 수 있는 소형 SOFC 단전지를 새로 디자인했고 제조에 필요한 핵심 플랫폼 기술을 개발한 것입니다.”

“또 금속을 지지체로 사용해 스택 제조에 장점을 가진 기술이지만 연료공급 장치 등 시스템기술을 추가로 개발해야 실제 사용이 가능해 집니다.”

최경만 교수는 이번 연구 진행에 “휴대폰이나 드론전원과 같은 소형 전자제품에 빠른 시기에 적용가능 할지에 대해서 의문이 많아 정부나 기업체로부터 연구비 지원을 받기 어려웠다”고 토로했다.

이에 최 교수는 SOFC 보급 활성화를 위해서 “정부는 SOFC의 본질적인 문제를 이해해 인내심을 가지고 지원할 필요가 있다"며 "연구 개발자 및 기업체는 중도 하차한 기업체와 유사한 길을 따라가서는 성공의 가능성이 떨어지므로 내구성 등 본질적인 문제해결에 도전할 필요가 있다”고 강조했다.

“이번 연구에서와 같이 고속 구동에 대한 열, 기계, 화학적 내구성을 확보하면 또 하나의 가장 중요한 응용으로서 SOFC를 사용하는 연료전지 자동차도 가능하리라 생각합니다. 연구개발자, 정부, 기업체는 인내심을 가지고 SOFC에 개발·지원하면 고효율과 저렴한 가격을 동시에 갖춘 SOFC의 상용화가 가능할 것으로 전망합니다."

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