이산화탄소를 항공유 원료로…내구성·성능 높인 전기분해장치 작성일 05-24 23 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="QHTw6btWir"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="5e45b48b29a0adee07711db8c929df3282bf11a638262b7898732d8f1e952c88" dmcf-pid="xXyrPKFYMw" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="산업용 화학소재 생산에 활용하는 SOEC의 내구성과 성능을 높이는 기술이 개발됐다. 게티이미지뱅크 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/24/dongascience/20260524120117088kzpm.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="6JacV7XSLs" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/24/dongascience/20260524120117088kzpm.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 산업용 화학소재 생산에 활용하는 SOEC의 내구성과 성능을 높이는 기술이 개발됐다. 게티이미지뱅크 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="1e5bda9dca643ba0f6f31dc924809f0130fccd3c257d84cce3fb998aee5f0c70" dmcf-pid="yJxbvmgRJD" dmcf-ptype="general">국내 연구팀이 이산화탄소를 전기분해해 항공유·플라스틱 원료 등 고부가가치 화학연료로 만드는 '고체산화물 전기분해장치(SOEC)'의 내구성과 성능을 동시에 높이는 데 성공했다. 고온에서 전해질 층이 갈라지는 문제를 줄이면서 이산화탄소 전환 효율이 크게 향상돼 상용화 가능성을 높였다는 평가다.</p> <p contents-hash="6dc270e3879b9e1986ea4fd4b742986ba0d27827798e3eb136c783f9fbf6c352" dmcf-pid="WiMKTsaenE" dmcf-ptype="general"> 한국화학연구원(화학연)은 김민철 선임연구원과 박지훈·이진희 책임연구원팀이 고온 운전 과정에서 발생하는 '계면 박리' 현상을 줄이고 이온 이동성을 높이는 새로운 SOEC 전해질 구조를 설계했다고 24일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스'에 지난 3월 게재됐다.</p> <p contents-hash="ef86f22a3595cc2cdb333bd1ae32324abe4b567ca37055138b74f368af86b60c" dmcf-pid="YnR9yONdik" dmcf-ptype="general"> SOEC는 이산화탄소에 전기를 가해 일산화탄소로 전환하는 장치다. 생산된 일산화탄소는 수소와 결합해 합성가스가 되며 지속가능 항공유·메탄올·플라스틱 등 다양한 산업 화학소재 생산에 활용될 수 있다.</p> <p contents-hash="bcdb932a4999d04941b6fc9f5fac329f342dfa32b9bbe1d1a1f80d6477461f1a" dmcf-pid="GLe2WIjJec" dmcf-ptype="general"> 기존 고성능 SOEC에는 '이트리아 안정화 지르코니아(YSZ)'와 '가돌리늄 도핑 세리아(GDC)'를 함께 사용한다. YSZ는 내구성이 좋지만 산소 이온 이동성이 낮고 GDC는 이온 이동성이 높은 대신 내구성이 약하다.</p> <p contents-hash="afd4331b4aac5066d8b5cda15bf9cec2d24ae3d120004af663720d4d53595900" dmcf-pid="HodVYCAiMA" dmcf-ptype="general"> 두 소재는 서로의 단점을 보완하지만 열팽창률 차이 때문에 1300~1400도 고온 제조 과정에서 '계면 박리' 현상이 발생한다. 계면 박리는 서로 다른 정도로 팽창·수축해 층 사이가 갈라지는 현상으로 장기 운전 시 성능 저하와 수명 단축을 일으킨다.</p> <p contents-hash="5e514bfb513794404bb8434373f16c0ae83c1ce5a3ff65327f0b17f0f7e18940" dmcf-pid="XgJfGhcnJj" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 두 소재 사이에 복합 중간층을 삽입하는 방식으로 계면 박리를 줄였다. 두 소재의 열변형 차이를 흡수하도록 '완충 쿠션층'을 넣은 것이다.</p> <p contents-hash="86f7cc0a3f0262c257eb2b2689e3f504f4f6be1e70cab50efed8be8b7fdbc37f" dmcf-pid="Zai4HlkLRN" dmcf-ptype="general"> 흡수 과정에서 복합층이 새로운 구조를 형성해 계면 접착력과 산소 이온 이동성을 동시에 높이는 것으로 드러났다.</p> <p contents-hash="d931aae5b8120177e796a3bddb89e3260bdd608e7a281bcc513f29625ad4ded6" dmcf-pid="5Nn8XSEoMa" dmcf-ptype="general"> 그 결과 성능이 크게 향상됐다. 단위 면적당 이산화탄소 처리 속도를 의미하는 '전류밀도'는 기존 대비 약 3.6배 증가했다. 1.6볼트 고부하 조건에서 80시간 연속 운전 후에도 초기 성능의 91%를 유지했다.</p> <p contents-hash="82faba386a1566525492c9184c3c24736de238788b447dfc6971fb15851ceba5" dmcf-pid="1jL6ZvDgMg" dmcf-ptype="general"> 복합층 개발에는 고가 장비 없이 용액에 담갔다 빼는 '딥 코팅' 공정을 적용해 제조 비용과 공정 복잡도를 낮췄다.</p> <p contents-hash="b6ce8498f98397e8e2523a6ffee29d209820d13c1135d011edae58c782609e66" dmcf-pid="tBUGNdV7Lo" dmcf-ptype="general"> 현재 연구팀은 개발한 기술을 더 큰 면적의 SOEC에 적용하는 연구를 진행 중이다. 향후 발전소·제철소·석유화학 공장 등에서 포집한 이산화탄소를 재활용하는 탄소중립 산업 인프라에 활용될 것으로 기대했다.<br> </p> <p contents-hash="559d3b37b9059e871d6f3a311d8baf17394c4020b53c6e95754c78fdabfe86af" dmcf-pid="FbuHjJfzeL" dmcf-ptype="general">신석민 화학연 원장은 “SOEC 상용화를 가로막던 내구성 문제를 해결하는 동시에 이산화탄소 전환 효율도 높인 성과”라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="f23d3c6d4da849fbea357b696f99ed6f1f24b3a3da765484a4dc14e3f0f6ab49" dmcf-pid="3K7XAi4qJn" dmcf-ptype="general"><참고 자료><br> doi.org/10.1002/advs.202518091</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="cd16589d2f1d8e59244ed0421075250d14bc2865acee27a2ed5f86d7dc9eaa3f" dmcf-pid="09zZcn8BMi" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="박지훈(왼쪽부터), 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/dongascience/20260524120118347fzsn.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="P0lkfzZvdm" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/24/dongascience/20260524120118347fzsn.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 박지훈(왼쪽부터), 이진희 책임연구원, 루스탐 율다셰프 화학연-UST 학생연구원, 김민철 선임연구원, 곽종민, 남원빈 석사후연구원. 화학연 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="3ccf8d498777385f954db5dd3dc1e8743029cca552e2676632438faf865d8667" dmcf-pid="p2q5kL6bRJ" dmcf-ptype="general">[조가현 기자,문혜원 인턴기자 gahyun@donga.com,moony@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 연상호 감독·전지현 '군체', 개봉 4일 만에 100만 관객 돌파 05-24 다음 "30분 안에 핵심 정보 수집"…정신과 진료 전 AI와 먼저 대화 05-24 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
