[기획] 고체산화물연료전지(SOFC), 상용화 어디까지 왔나

 

전 세계적으로 에너지에 대한 관심은 동서고금을 막론하고 지속되어왔습니다. 최근에는 어떻게 하면 더 효율이 높고 친환경적이며 안전한 에너지원을 확보하는가에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 단순히 자연에 존재하는 에너지원을 활용하는 것이 아니라 전지의 형태로 개발하여 에너지를 생산하고 충전하고 저장할 수 있는 것이죠. 아래 가스신문의 기획기사에서 그 현황을 살펴보세요

 

[가스신문 기사보기] 

 

Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요

 - KIST 연구개발 성과를 기업에 소개, 연구 종료 전 상용화 목표

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 KIST 스마트팜 연구 사업이 종료되기 전에 상용화 될 수 있도록 연구내용을 기업에게 소개하는 ‘스마트팜 상용화 기술소개 워크숍’을 10월 18일(화) KIST 서울 본원에서 개최했다.

 

KIST 강릉분원 천연물연구소(KIST 강릉분원, 분원장 오상록)는 작년 10월부터 미래창조과학부와 국가과학기술연구회 지원으로 수행되는 SFS융합연구단을 조직한 바, KIST 주관 하에 한국전자통신연구원, 한국생산기술연구원, 한국에너지기술연구원, 한국식품연구원 등 4개 출연연구기관들과 SK텔레콤 등 10개 기업들이 참여하여 스마트팜 연구를 수행하고 있으며, 3년 내 실용화를 목표로 하고 있다. 이에 1년이 지난 현시점에서 연구 개발 중인 기술을 기업에게 소개하고 사업 중반 단계부터 관심 있는 기업들과 함께 연구를 진행하고자 이번 워크숍을 개최하게 되었다.

그림 1. KIST SMART U-FARM 

그림 2. KIST SMART U-FARM 

이번 워크숍에서는 출연연구기관들의 강점을 살려 개발 중인 스마트팜 복합환경제어기술, 작업관리최적화기술, 에너지최적관리기술, 정보활용성 기술, 기능성작물용 스마트팜 기술 등이 소개된다. 현재 이들 기술은 KIST 강릉분원과 충남 천안 등에 실증팜을 구축하여 실증 테스트 중에 있으며, 향후 지자체 영농단지를 중심으로 한 시범사업도 진행될 예정이다. 또한 지난 9월에는 캐나다 매니토바大에서 매니토바大, 매니토바주 인디언 자치구인 Opaskwayak Cree Nation(OCN), ㈜카스트 엔지니어링, (재)경북테크노파크와 다자간 업무협약(MOU)을 체결하여 KIST 스마트팜 기술의 캐나다 진출을 위한 발판을 마련한 바 있다.

 

[그림 3 KIST 스마트팜 구성도]

 

[매체별 언론보도가 궁금하시면 아래 언론사명을 클릭하세요]

아주경제

강원일보 

이뉴스투데이 

IT News

디지털타임스

 

Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요

  1. KISTman 2016.11.01 18:29 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    스마트팜에 대한 관심이 정말 뜨겁네요

  2. GoodLuck 2016.11.01 18:54 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    아주 흥미롭네요. 기대가 됩니다!

  3. 시민 2016.11.02 11:37 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    흥미로운 기술의 발전이네여~

  4. 시민2 2018.10.31 17:33 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    잘읽었습니다^^ 근데 왜 스마트 U 팜인가요??
    U 무슨 약자인가요^^?

 - 고가의 귀금속 촉매 대체할 저렴한 니켈계 촉매 사용으로 수소에너지 경제성 향상
 - 친환경 물 분해과정을 통한 수소에너지 상용화 및 보급화에 기여

 

  친환경에너지인 수소를 만들기 위해 전 세계적으로 다양한 연구가 진행 중이다. 국내 연구진이 물의 전기분해방법으로 수소를 만드는 데 필요한 촉매의 원료를 저렴하고 내구성이 높은 니켈계 화합물로 제작하는 기술을 개발했다. 기존에 사용했던 고가의 귀금속 촉매 비용보다 약 100배 저렴하고 성능은 거의 동일하여 수소 에너지 상용화에 한발짝 더 가까워질 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 국가기반기술연구본부 연료전지연구센터 유성종 박사와 KIST 한-인도협력센터 이승철 박사는 물 분해를 통한 수소 발생 반응과정에서 고결정성 인화니켈 나노선 화합물을 전극 촉매로 사용, 귀금속 촉매보다 가격을 획기적으로 낮추면서 내구성이 높고 성능이 뛰어난 새로운 촉매를 개발하는데 성공했다고 밝혔다.  수소에너지는 채굴량 한계 및 지역 편재성이 없고, 환경 친화적이기 때문에 차세대 에너지로 각광받는 에너지원이다. 하지만 상용화를 위해서 몇 가지 걸림돌이 있다. 첫째로 현재 많이 사용되고 있는 수소에너지 발전 방식은 물의 전기분해를 통해 수소를 발생시키는 ‘수소 스테이션’ 방법이다. 이 방법은 고순도의 수소를 환경파괴 없이 생산할 수 있지만 웬만한 건물 크기에 맞먹는 대용량 수조가 필요해 도심의 에너지 공급원으로 사용하기 위한 전극의 소형화가 필요하다. 둘째, 전지의 +극인 산소 발생용 전극 재료로는 이리듐 및 루테늄 계열의 귀금속 촉매가, -극인 수소 발생 전극 재료로는 백금이 각각 사용되고 있는데 비용이 높기 때문에 이를 대체하는 값 싼 재료의 개발이 요구된다. 셋째, 현재까지는 백금 촉매가 물을 수소로 전환시키는데 가장 효과적이라고 알려져 있었지만 비싼 가격과 낮은 안정성 문제 때문에 한계에 봉착해 있었다. 니켈계 금속 또는 화합물 촉매의 경우는 백금 촉매에 비해 과전압이 많이 필요로 하여, 가격적인 면의 이점(백금 가격의 1/100)에도 불구하고 주목을 받지 못하고 있었다.

  연구팀은 기존 희소 금속인 백금 기반의 촉매보다 뛰어난 고효율, 저가형 촉매 제조를 위해 니켈계 화합물의 일종인 인화니켈의 고효율 반응 가능성에 주목하였다. 이에 연구팀은 양자역학 계산기법을 활용, 인화니켈을 나노선(nanowire)으로 성장시키는 기술을 개발하였다. 연구팀이 개발한 단결정 인화니켈 나노선은 표면에서 니켈 금속과 인의 강한 상호 작용을 통해 니켈금속의 전자 구조를 변형시켜 수소 발생 반응을 극대화시켰음을 보여주었으며 이는 유무기 복합체 사이의 전하 전달이 매우 중요한 역할을 한다는 것을 싱크로트론 X-ray로 세계 최초로 밝혔다. 이는 또한, 물로부터 수소를 발생시키는 경우 니켈계 금속 촉매에서 필요한 과전압보다 60% 더 낮은 과전압에서 고효율로 생산할 수 있음을 보여줌과 동시에 뛰어난 내구성으로 높은 전류와 전압조건에서 운행된 12시간 동안의 물 분해 실험에서 성능이 거의 감소되지 않았다. 이 실험은 새로운 촉매가 기존의 니켈 산화물 촉매와 귀금속계 촉매보다 내구성이 우수함을 입증한 것이다. 특히 인화니켈 나노선 촉매는 단위 면적당 높은 반응성을 보여 현재까지 보고된 니켈계 촉매들의 성능 중 최고 수준이다.

  KIST 유성종 박사는 “미래 청정에너지에 대한 관심이 높아지는 가운데 재생에너지로서 물을 수소와 같은 화학에너지로 변환하는 기술의 상용화는 중요한 이슈가 되고 있다.”라며, “그런 의미에서 이번 연구는 수소에너지 상용화를 한 발 앞당겼다는데 큰 의의가 있다”고 말했다.


  본 연구는 KIST 기관고유 연구사업과 미래창조과학부(장관 최양희)의 글로벌프론티어사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업 그리고 한인도협력센터 GKP (Global Knowledge Platform) 사업을 통해 수행되었으며 연구결과는 에너지 및 나노 분야의 국제 저명 학술지인 Nano Energy (IF: 11.553) 8월호에 게재되었다. 더욱이, 해당 연구결과는 국내특허 출원 및 해외 특허 출원도 진행 중에 있다.

 

     * (논문명) Rationalization of electrocatalysis of nickel phosphide nanowires for efficient

                    hydrogen production
      - (제1저자) 한국과학기술연구원 정영훈 박사
      - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 박사, 이승철 박사

[매체별 언론보도가 궁금하시면 아래 언론사명을 클릭하세요]

서울경제

아주경제

디지털타임스

연합뉴스

울산매일신문

대덕넷

 

 

Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요