한국세라믹기술원 “고성능 SOEC 핵심기술 개발 중” … 해외기관과 기술 고도화 추진

LSGM(LaGaO3 전해질 신소재) 소재를 기반으로 한 SOEC 셀 개발 모습.

한국세라믹기술원(원장 정연길)은 “지난 몇 년간 수소에너지 관련 연구를 지속적으로 추진한 결과 최근 괄목할 만한 성과가 도출됐다”며 국제연구기관과의 협업을 통해 SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell, 고온수전해) 기술고도화를 추진하고 있다고 밝혔다.

SOEC는 고온 세라믹 부품 소재들을 이용해 고온에서 수증기를 전기분해하는 방식으로, 고효율 차세대 수전해(물 전기분해) 기술이자 그린수소를 생성할 수 있다는 점에서 2050 탄소중립에 부합하는 기술로 주목받고 있다.

한국세라믹기술원 신태호 박사 연구팀은 LSGM((페로브스카이트 결정구조의 산소이온 전도성 세라믹 전해질 소재) )소재를 기반으로 하는 고성능 SOEC 핵심기술을 개발 중이다.

기존의 접촉식 코팅 방식은 기판이 특정 수준의 기계적 강도를 확보해야 했고 이에 따라 고성능의 박판형 전해질 지지형 셀 제조에 어려움이 있었다.

신 박사 연구팀은 SOEC의 대면적 셀 제조 공정의 어려움을 극복하기 위해 핵심기술인 비접촉식 코팅 공정(초음파 스프레이)과 높은 셀 제작 수율을 위한 AI 연동 기술을 개발했다. 또한 전극과의 계면 안정성을 탐색하여 고성능 LSGM 기반 SOEC를 구현했으며, 초음파 스프레이 공정을 통해 대면적의 박판형 LSGM 전해질 지지형 셀 제조를 확립했다.

이와 함께 이미지 데이터 기반의 AI 연동 기술을 활용하여 높은 생산량을 보장하는 고품질 대면적 셀 제작 기술을 구축했다.

(왼쪽부터) 신태호 박사, 정원길 원장(한국세라믹기술원), John Irvine 교수, Gareth Miles(St Andrews), Mihails Kusnezoff 박사(Fraunhofer IKTS). 사진제공=Harriet Sheridan, Global Office.

해당 기술력을 바탕으로 지난 11일에 한국세라믹기술원은 영국 세인트 앤드류스 대학교 및 독일 프라운호퍼 세라믹전문연구소(IKTS)와 연구교류는 물론, SOEC 기술 고도화 및 검증을 위해 업무협약을 체결했다.

협약에 따라 한국세라믹기술원은 LSGM(LaGaO3 전해질 신소재) 전해질 기반 셀·초음파 스프레이 신공정 기술을 적용한 셀을 제작할 방침이다. 영국 세인트 앤드류스 대학교는 산화물 나노 전극 촉매를 적용한 LSGM 기반 셀의 성능 향상과 CO₂ 전기분해, 수소생산 성능 향상을 지원하며, 독일 프라운호퍼 세라믹전문연구소(IKTS)는 국내에서 개발한 셀·스택의 수소생산성을 검증하고 대용량 power to X, CO₂ 전기분해 응용 기술 개발할 예정이다.

신 박사는 “국내 유일 LSGM 전해질의 대면적 전해질 지지형 SOEC 셀 연구 개발과 AI 첨단 제조공정을 활용하고 있다”며 “축적된 국내 SOEC 세라믹 부품 소재 기술을 국제기관들과 협력하여 국내 SOEC 기술을 세계에 널리 알리고 사업화를 위한 기술 고도화의 선도적인 역할을 다하겠다”고 말했다. 이어 “향후 한국세라믹기술원은 AI 연동 첨단 제조공정 활용을 통한 LSGM 전해질 기반 SOEC 제품군에 대한 안정적인 기초 공급 플랫폼을 확립할 계획이며, 국내 SOEC 관련 소재 및 스택 제조 업체와의 적극적인 기술 지원을 제공하여 고도의 사업화가 실현될 것으로 판단한다”고 덧붙였다.

최용석 동아닷컴 기자 duck8@donga.com