이산화탄소→전기분해장치→일산화탄소로 고효율 전환 작성일 05-25 23 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">화학연, 니켈 기반 SOEC 상용화 잰걸음</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="tVU6rTwaWU"> <p contents-hash="dff8b238e012e942d18824c19d74beb51610ff618e05ecd03311a717ce677202" dmcf-pid="FfuPmyrNWp" dmcf-ptype="general">[아이뉴스24 정종오 기자] 국내 연구팀이 이산화탄소(CO₂)를 고부가가치 화학원료로 바꾸는 고체산화물 전기분해장치(SOEC)의 내구성 문제를 해결했다.</p> <p contents-hash="846ec19697c6ac8b586a1f73e10277d08f038e2f26cf271e8f68bb25413c3b00" dmcf-pid="347QsWmjh0" dmcf-ptype="general">한국화학연구원(원장 신석민) 김민철·박지훈·이진희 박사 연구팀은 니켈 기반 SOEC 내부 전해질 계면 구조를 새롭게 설계해 고온 운전 중 전해질 층이 갈라지는 문제를 해결했다. CO₂를 일산화탄소(CO)로 고효율 전환할 수 있는 제조 기술을 개발했다.</p> <p contents-hash="945f46b9ac399f8ac1c3500303ec69965a281e87c221be6aecc24721f3cf3a54" dmcf-pid="0n6aGpYCC3" dmcf-ptype="general">SOEC는 CO₂에 전기를 가해 CO로 전환할 수 있는 장치다. 만들어진 CO는 합성가스(일산화탄소+수소)의 핵심 원료로 지속가능 항공유, 메탄올, 플라스틱, 산업용 화학소재 생산에 활용될 수 있다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f81f85998613a272cd0316033f21afd41df3cce7156ff8a3f5e8a9b076c4b0df" dmcf-pid="pLPNHUGhWF" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="고체 산화물 전해셀을 이용한 이산화탄소의 전기화학적환원공정 모식도. [사진=화학연]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/25/inews24/20260525084544241yjjg.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="1woOufUZyu" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/25/inews24/20260525084544241yjjg.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 고체 산화물 전해셀을 이용한 이산화탄소의 전기화학적환원공정 모식도. [사진=화학연] </figcaption> </figure> <p contents-hash="0b9ce84f98405559d289b64683fc97802a1f3fb1b45f0cb31b21cf839a2fc566" dmcf-pid="UoQjXuHlvt" dmcf-ptype="general">SOEC는 전극 사이에 있는 산소 이온 전도성 전해질 소재가 중요하다. 최근 고성능 SOEC에는 YSZ(이트리아 안정화 지르코니아)와 GDC(가돌리늄 도핑 세리아)라는 2가지 소재를 함께 쓰는 편이다.</p> <p contents-hash="def5080689b9010c6cc46beaa7838b8c5443c0e451b5294b9a7acf09481bbbb4" dmcf-pid="ugxAZ7XSy1" dmcf-ptype="general">YSZ는 산소 이온 이동성은 낮은데 내구성이 좋다. GDC는 내구성이 떨어지는데 이온 이동성이 높아 CO₂ 전환 성능을 보완해준다. 두 가지 전해질 소재가 열팽창률 차이로 인해 고온에서 서로 다르게 수축·팽창하면서 층 사이가 갈라지는 ‘계면 박리’ 현상이 발생해 장기 운전을 할 땐 성능 저하와 수명 단축의 원인이 된다.</p> <p contents-hash="ce64fd76eba38aec3f5bc2c6e9bebbfd617dda7f8b1c6bb2d804b5b507ee56ed" dmcf-pid="7aMc5zZvC5" dmcf-ptype="general">고가 장비 기반 증착기술(PVD, PLD 등)로 해결하는 방법이 있는데 제조 비용이 많이 들고 대면적 상용화가 어렵다는 한계가 있었다.</p> <p contents-hash="4088f0ef88887306ddbbf383a27c9c5c24a936a642696ae9ae04da458a83517e" dmcf-pid="zNRk1q5TlZ" dmcf-ptype="general">연구팀은 비싼 공정 대신 용액에 담갔다가 빼는 간단한 딥 코팅 방식으로 두 전해질 분말이 혼합된 복합 중간층을 형성해 계면 박리 현상을 줄였다.</p> <p contents-hash="22745870a148eb6bae839b8cec052b0051a15ccfb041cdeb3b2596afd6a7d8b6" dmcf-pid="qjeEtB1ySX" dmcf-ptype="general">서로 다른 두 소재 사이에 ‘완충 쿠션층’을 넣은 것이다.</p> <p contents-hash="0f4c2450b96a0b565c71ed1282252553230fa10ba49d5ac54428fd49c8f1dacc" dmcf-pid="BAdDFbtWWH" dmcf-ptype="general">복합 중간층이 열변형 차이를 흡수해 고온에서도 구조를 안정적으로 유지한다. 이 과정에서 복합층은 새로운 고체용액 구조를 형성해 산소 이온 이동성과 계면 접착력을 동시에 높였다.</p> <p contents-hash="99c31c520a9e780ad73849414b8f6b12307b8545ffa2b5c8369be68198396012" dmcf-pid="bcJw3KFYvG" dmcf-ptype="general">SOEC의 성능 평가 지표 중, 투입한 전기가 실제로 CO₂를 CO로 전환하는 데 얼마나 사용됐는지를 의미하는 ‘패러데이 효율’의 경우 기존 SOEC는 80~90% 수준이었다.</p> <p contents-hash="2c5e64a8b018dbaa44bf631c70d443af32a7495597e248024d51b7597f842286" dmcf-pid="KgxAZ7XSTY" dmcf-ptype="general">이번 기술로 만든 SOEC는 1.6V 고부하 조건에서 80시간 연속 운전 후 초기 성능의 91%를 유지해 높은 내구성과 세계 최고 수준의 패러데이 효율을 함께 보여줬다.</p> <p contents-hash="85177ab923bd33a343d74714cd8c41f966121643409251e0a6ca4817cea78690" dmcf-pid="9aMc5zZvTW" dmcf-ptype="general">단위 면적에서 얼마나 빠르게 CO₂를 처리할 수 있는지를 나타내는 ‘전류밀도’ 역시 기존 0.59에서 2.14암페어 퍼 제곱센티미터(A/cm²)로 약 3.6배 높아졌다.</p> <p contents-hash="af20f8d356cbf92b92e882cd49cc7fd5ff3e8180ba6955250b720e86eb04a867" dmcf-pid="2NRk1q5Thy" dmcf-ptype="general">화학연 신석민 원장은 “고체산화물 전기분해장치의 CO₂ 전환 효율과 상용화를 가로막던 내구성 문제를 동시에 해결한 성과”라고 말했다.</p> <p contents-hash="3e811040308d5ac89cd687243140cae90f23f5e541f8b1a5179f0a865a7c06b1" dmcf-pid="VjeEtB1yWT" dmcf-ptype="general">이번 성과(논문명: High-Efficiency CO2 Electrolysis Enabled by Interface-Engineered Composite Electrolytes in Ni-Based SOEC)는 국제학술지 Advanced Science 2026년 3월호 후면 표지논문으로 실렸다. 화학연-UST 학생연구원 루스탐 율다셰프(Rustam Yuldashev)가 1저자로 화학연 김민철, 박지훈, 이진희 박사가 교신저자로 참여했다.</p> <address contents-hash="7a0e67da8ef25f3cc0924a36f89f056a6459231cb45daca6326525f975d55bdf" dmcf-pid="fAdDFbtWlv" dmcf-ptype="general">/정종오 기자<a href="mailto:ikokid@inews24.com" target="_blank">(ikokid@inews24.com)</a> </address> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 아이뉴스24. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 "변요한이 찍어줬나?" 티파니, 결혼 후 더 어려졌네…러블리 미모 폭발 05-25 다음 '19세 신성' 안토넬리, F1 캐나다 GP 우승…신바람 4연승 05-25 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
