포스텍, '소형 고체산화물' 연료전지 개발 성공
드론은 조작이 간단하고 휴대하기도 쉬워 최근 급성장세를 보이고 있지만 배터리 용량이 적어 1시간 이상 비행할 수 없다는 것이 가장 큰 단점으로 지적됐다.
이런 상황에서 포스텍 연구팀이 드론의 문제점을 해결할 수 있는 연료전지를 개발했다.
포스텍에 따르면 신소재공학과 최경만 교수와 통합과정 김건중씨 팀은 스마트폰·노트북·드론이나 초소형 기기에 리튬 배터리를 대체할 수 있는 '소형 고체산화물' 연료전지 개발에 성공, 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트 3월호를 통해 발표됐다.
특히 소형 연료전지는 물론 자동차에 적용할 수 있는 대용량 연료전지에도 활용 할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.
3세대 연료전지로 불리는 고체산화물 연료전지는 고체산화물을 전해질로 사용해 다른 연료전지보다 구조가 간단하고 전해질 손실이나 부식 문제가 없어 활발하게 연구됐다.
하지만 그동안 소형산화물 연료전지 지지체로 사용하는 실리콘의 경우 공기 중의 산소이온이 전해질에서 연료극으로 이동해 음극의 수소와 반응해 전류를 발생하는 과정에서 전해질과의 열팽창 차이 등으로 급격한 열화현상을 보이거나 내구성이 떨어져 실제 활용하기에 어려웠다.
연구팀은 이 같은 문제점을 해소하기 위해 열이나 기계적 충격에 강하고, 산화나 환원 반응에 안정성이 높은 스테인리스를 다공성 지지체로 만든 뒤 열용량을 최소화한 박막을 코팅해 성능과 내구성을 동시에 높일 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다.
여기에다 활용되는 기판은 테이프캐스팅·압착·동시소결 방식으로 대형화는 물론 상용화에도 대응할 수 있도록 만들었다.
이 연료전지는 550℃의 온도에서 높은 출력밀도를 보여 고속구동과 고성능을 동시에 필요로 하는 스마트폰이나 노트북, 드론과 같은 이동용 전자기기에 적합하며, 가격도 저렴해 차세대 전기자동차 전원으로 사용할 수 있는 대형연료전지 개발 가능성도 열어놓았다.
최경만 교수는 "이 연료전지를 이용하면 1시간 이상 하늘을 날 수 있는 드론은 물론 1주일에 한 번만 충전하더라도 충분히 사용할 수 있는 스마트폰 역시 나올 수 있을 것"이라고 밝혔다.