"전기로 CO₂ 자원화"…화학연, SOEC 내구성 한계 깼다[과학을읽다] 작성일 05-24 23 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">고온서 갈라지던 전해질 계면 해결…CO₂ 처리 성능 3.6배 향상<br>항공유·플라스틱 원료 생산 기대…산업용 탄소자원화 상용화 성큼</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="UXBzhDnQjR"> <p contents-hash="0ef25d29075d69157d1b16ab97a4b367bd09e4f0d674e42eb5c728ecaef06d42" dmcf-pid="uC1Zcn8BAM" dmcf-ptype="general">이산화탄소(CO₂)를 전기로 분해해 항공유와 플라스틱 원료로 바꾸는 차세대 탄소자원화 기술이 상용화 문턱에 한 걸음 더 다가섰다.</p> <div contents-hash="1b13a726ac03b354d8d1978923d6b0fb21091552322cfe597bee301d0852ee77" dmcf-pid="7ht5kL6bNx" dmcf-ptype="general"> <p>한국화학연구원(KRICT)은 김민철·박지훈·이진희 박사 연구팀이 니켈 기반 고체산화물 전기분해장치(SOEC)의 최대 난제로 꼽히던 고온 내구성 문제를 해결하고, CO₂를 일산화탄소(CO)로 고효율 전환하는 제조 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="22adc0485e1f894b017b447d64bf87dbdb6589da9f139bc9a690aa657ecb67d0" dmcf-pid="zlF1EoPKcQ" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="고체 산화물 전해셀을 이용한 이산화탄소의 전기화학적 환원공정 모식도. 연구팀 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/24/akn/20260524120140654wpyu.jpg" data-org-width="609" dmcf-mid="XFndpXCEka" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/24/akn/20260524120140654wpyu.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 고체 산화물 전해셀을 이용한 이산화탄소의 전기화학적 환원공정 모식도. 연구팀 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="528e1f0a363bb31aa280e755f07ff76ab839c64b6c83b32c380b694899102340" dmcf-pid="qS3tDgQ9cP" dmcf-ptype="general">SOEC는 CO₂에 전기를 가해 CO로 전환하는 장치다. 생산된 CO는 수소와 결합해 합성가스를 만들 수 있으며, 이는 지속가능항공유(SAF), 메탄올, 플라스틱, 산업용 화학소재 생산의 핵심 원료로 활용된다. 배출된 탄소를 다시 산업 원료로 활용하는 대표적인 탄소 순환 기술로 주목받고 있다.</p> <div contents-hash="d1b0977fda25b6045be3a594bf3805d7ca974a3920deb8fdcce8d8379ccc678a" dmcf-pid="Bv0Fwax2a6" dmcf-ptype="general"> <p>기존 SOEC의 가장 큰 문제는 고온 운전 과정에서 발생하는 전해질 계면 박리 현상이었다. 최근 고성능 SOEC는 산소 이온 전도체인 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ)와 가돌리늄 도핑 세리아(GDC)를 함께 사용하는데, 두 소재의 열팽창률 차이로 인해 반복적인 수축·팽창이 발생하면서 층 사이가 갈라졌다. 이는 장기 운전 시 성능 저하와 수명 단축의 원인으로 꼽혀왔다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="768865882af40a119c75b65a10edee5b0d388ddf5809c357414f364169d61deb" dmcf-pid="bTp3rNMVN8" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="일반구조 대비 계면제어형 복합 전해질 층에 의해 향상된 계면 안정성 및 전환 효율 차이 비교 모식도. 연구팀 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/24/akn/20260524120141941iddf.jpg" data-org-width="614" dmcf-mid="37DkfzZvNJ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/24/akn/20260524120141941iddf.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 일반구조 대비 계면제어형 복합 전해질 층에 의해 향상된 계면 안정성 및 전환 효율 차이 비교 모식도. 연구팀 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="b54ace5d21f148638871d7447e0360c75ea6f663e6254f981d9030871cb26c06" dmcf-pid="KyU0mjRfN4" dmcf-ptype="general">연구팀은 두 전해질 사이에 복합 중간층을 삽입해 이 문제를 해결했다. 서로 다른 소재 사이에 '완충 쿠션층'을 넣어 열변형 차이를 흡수하도록 한 것이다. 특히 고가 증착장비 대신 용액에 담갔다 빼는 딥 코팅(Dip-coating) 공정을 적용해 대면적 제조 가능성까지 확보했다.</p> <p contents-hash="0c070457157a46c4f494b552b963263309656ea3129cd098677c782e389dd180" dmcf-pid="9WupsAe4jf" dmcf-ptype="general">성능 개선 효과도 컸다. 단위 면적당 CO₂ 처리 속도를 의미하는 전류밀도는 기존 0.59 A/cm²에서 2.14 A/cm²로 약 3.6배 향상됐다. 연구팀은 "니켈 기반 SOEC 가운데 세계 최고 수준의 CO₂ 처리 성능"이라고 설명했다.</p> <div contents-hash="55b93cfffb3f8b193609e8d2dff2f80ed9e58c7c7bcf38e2dcff7508f74ebe9e" dmcf-pid="2Y7UOcd8jV" dmcf-ptype="general"> <p>또 전기가 실제 CO₂ 전환 반응에 사용된 비율을 의미하는 패러데이 효율도 높은 수준을 유지했다. 개발된 SOEC는 1.6V 고부하 조건에서 80시간 연속 운전 뒤에도 초기 성능의 91%를 유지하며 높은 내구성을 입증했다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="62bf3cfe8509b13e3d007064e87d84d3ad616b414f3b7e954ef8a6e9feebc822" dmcf-pid="VGzuIkJ6a2" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="화학연 연구팀. 왼쪽부터 박지훈, 이진희 책임연구원, 루스탐 율다셰프 화학연-UST 학생연구원, 김민철 선임연구원, 곽종민, 남원빈 석사후연구원. 화학연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/24/akn/20260524120143229rwdk.jpg" data-org-width="576" dmcf-mid="pV0Fwax2oe" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/24/akn/20260524120143229rwdk.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 화학연 연구팀. 왼쪽부터 박지훈, 이진희 책임연구원, 루스탐 율다셰프 화학연-UST 학생연구원, 김민철 선임연구원, 곽종민, 남원빈 석사후연구원. 화학연 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="017d106d80cbcb196b23bb76ff2caa8f961c31ad0ca782c67663e1870a97a3d0" dmcf-pid="fBRxtWmjo9" dmcf-ptype="general">연구팀은 현재 동전 크기의 소형 셀에서 성능을 검증했으며, 향후 핸드폰 크기의 평관형 셀로 확대 적용 연구를 진행 중이다. 대형 스택 제작과 재생에너지 연계 기술까지 확보되면 산업용 CO₂ 자원화 설비로 확장될 가능성이 크다는 설명이다.</p> <p contents-hash="58f48c98397f50a7ecd7c3879daa3b4f127f70c32849bcd386b4689881441aaa" dmcf-pid="4beMFYsANK" dmcf-ptype="general">한국화학연구원 신석민 원장은 "고체산화물 전기분해장치의 CO₂ 전환 효율과 상용화를 가로막던 내구성 문제를 동시에 해결한 성과"라고 말했다.</p> <p contents-hash="1b563166f21a0e29649d86dda74895e3baafe8368c67ded88c0f1408f92fa196" dmcf-pid="8KdR3GOcab" dmcf-ptype="general">이번 연구 결과는 국제학술지 Advanced Science 2026년 3월호 후면 표지논문으로 게재됐다. 화학연-과학기술연합대학원대학교(UST) 학생연구원 루스탐 율다셰프(Rustam Yuldashev)가 제1저자로 참여했으며, 이번 연구는 화학연 기본사업과 환경부 한국환경산업기술원 지원 사업을 통해 수행됐다.</p> <p contents-hash="d493a79108291f628cdd642da5af1a98ffa7f03a56da1e30d6c1ea67fe377f09" dmcf-pid="69Je0HIkNB" dmcf-ptype="general">김종화 기자 justin@asiae.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 아시아경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 “전기분해 성능 3.6배↑” 이산화탄소→화학원료 전환기술…상용화 난제 해결 05-24 다음 '전기로 이산화탄소 분해' 고효율 전환기술 개발 05-24 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
