KIST, 프로톤 세라믹 전해질 치밀화 원리 규명

[충청뉴스 이성현 기자] 한국과학기술연구원(KIST)은 에너지소재연구센터 지호일·이종호·강형묵 박사 연구팀이 그동안 명확히 밝혀지지 않았던 차세대 고효율 세라믹 전지인 프로톤 세라믹 전지의 전해질 소결 메커니즘을 규명해 상용화 가능성을 높였다고 20일 밝혔다.

연구진은 프로톤 세라믹 전지의 전해질-전극 소결 과정에서 전극에 생성되는 중간상이 전해질의 치밀화에 영향을 준다는 사실에 착안해 다양한 모델실험을 설계하고, 수행했다.

그 결과 전극에서 생성되는 중간상으로부터 미량의 소결조제 물질이 기화되어 전해질로 공급됨으로써 전해질의 소결을 촉진한다는 사실을 최초로 규명했다.

기체상의 소결조제는 사례가 극히 드물고 기술적으로도 관찰이 어려워 그동안 프로톤 세라믹 전지에서 전해질의 치밀화가 기화된 소결조제 때문이라는 가설은 제안된 적이 없었지만 계산과학을 통해 기체상태의 소결조제를 검증하고 해당 반응이 전해질의 고유한 전기적 특성을 저해하지 않음을 확인했다.

지호일 박사는 “본 연구를 통해 프로톤 세라믹 전지의 핵심 제조공정개발에 한걸음 더 가까워졌다. 향후 대면적 고효율 프로톤 세라믹 전지의 제조공정 연구를 진행할 계획”이라며 “대면적화 기술이 성공적으로 개발되면 재생에너지와 연계한 그린수소 생산은 물론 차세대 원자력기술과 연계한 핑크수소 생산도 가능해 세라믹 전지의 상용화를 앞당겨 수소경제 구현을 앞당기게 될 것”이라고 설명했다.