광주과기원 에너지전환나노재료연구실

　-신재생에너지 연구현장을 찾아서-

　바이오매스 연료전지 개발 연구 한창

　백금촉매 대체할 비귀금속 촉매 개발도

　

　국제기후변화협약 중 하나인 교토의정서가 지난 2005년 2월 발효됨에 따라 세계 각국은 청정, 신재생에너지 개발을 위한 무한경쟁체제에 접어든 가운데 국내에서 환경친화적인 연료전지 개발을 추진중이어서 관심을 모으고 있다.

　광주과학기술원(GIST, 원장 허성관) 에너지전환나노재료연구실(지도교수 김원배·신소재공학과)은 신재생에너지 활용의 핵심기술인 수소의 제조, 저장 및 이용에 관련된 연구와 2차전지와 같은 에너지저장 및 변환재료와 관련된 연구를 진행하고 있다. 이 연구실은 학술진흥재단의 "젊은과학자연구지원사업"과 에너지관리공단의 지원아래 ▲바이오매스로 직접 구동되는 연료전지 ▲수소캐리어(carrior) 분자로 직접 구동되는 연료전지 개발에 박차를 가하고 있다.

　수소연료전지는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전기화학적 장치로 수소와 산소를 연료 극과 공기 극에 공급해 연속적으로 전기를 생산하는 새로운 발전기술이다. 연료전지는 질소산화물과 이산화탄소 등의 공해배출요인이 거의 없는 무공해 에너지활용 기술로서 연료가 전기화학적으로 반응해 전기를 직접 생산하기 때문에 효율이 높다. 전기와 더불어 여기서 생산되는 열까지 활용시 총효율을 80% 이상으로 높이는 고효율발전이 가능하다.

　광주과기원 에너지전환나노재료연구실은 전지의 효율성과 가격경쟁력을 위해 일산화탄소에 내피독성이 있는 고성능촉매와 백금과 같은 귀금색 촉매의 사용량을 줄이고 더 나아가서 귀금속 촉매를 대체할 수 있는 비귀금속 계열의 촉매를 연구, 개발하고 있다.

 

　현재 많은 연구개발이 진행되고 있는 직접 메탄올 연료전지(DMFC. Direct Methanol Fuel Cell)는 원료가 석유에서 얻어지기 때문에 화석연료 사용의 한계를 벗어날 수 없으며 궁극적으로 옥수수나 사탕수수와 같은 바이오매스에서 추출할 수 있는 바이오에탄올과 같은 바이오매스 연료가 바람직하다.

　바이오매스 연료전지는 기상에서의 에탄올생산이나 전통적인 화석연료로부터 수증기개질을 통한 수소제조와는 다르게 물을 기화시킬 필요 없이 저온에서 수소를 생산할 수 있어 에너지비용에 있어서 큰 장점을 가지고 있다.

　광주과기원 에너지전환나노재료연구실은 여러 백금계열의 귀금속촉매중 카본지지체에 담지된 백금주석 합금 촉매에 주석원소의 첨가에 따라 구조적 및 전자적으로 변형된 백금촉매를 사용해서 연료전지의 연료극에서 일어나는 알코올 산화전극반응에 대한 심도있는 연구를 수행한 바 있으며 이 연구는 미래 바이오매스를 연료로 하는 연료전지 개발에 있어 그 기초가 될 것으로 기대된다.

　김원배교수는 "메탄올연료전지(DMFC)의 경우 연료가 화석연료에서 얻어지는 것이기 때문에 순수한 의미의 지속가능에너지(renewable energy)로 보기 어렵다"면서 "바이오매스 연료전지야말로 온실가스배출을 줄일 수 있는 가장 확실한 대안이다"고 말했다. <홍보협력팀, 2007.5.18>

<언론보도현황>
- 광주매일신문 5.21(월) 14면, 환경&에너지 특집