KIER는 1987년 인산형 연료전지 기술의 연구개발에 착수하여 5년 만인 1992년 불모지나 다름없던 국내 연료전지기술 분야에서 kW급의 기술을 개발해내는 예사롭지 않은 성과를 이룩함으로써 우리나라 연료전지 발전기술에 관심과 기대를 촉발시켰다. 이후 1992년 브라질 리우환경회의에서의 기후변화협약 체결과 1997년 이산화탄소 감축량을 규정한 교토의정서의 채택으로 에너지환경 문제가 본격적으로 대두하면서 효율이 높고 친환경적인 연료전지 기술이 신에너지기술로 급부상하게 되었으며, 인산형 연료전지 기술 외에 고체 산화물 연료전지, 고분자전해질 연료전지, 직접메탄올 연료전지 등 다양한 연료전지 관련 기술의 개발이 KIER를 중심으로 국가적인 차원에서 추진되는 계기가 마련되었다. 이 중 고체 산화물 연료전지(SOFC: Solid Oxide Fuel Cell)는연료전지 가운데 가장 효율이 높은 환경친화적 발전기술이었으나 기술적 어려움 때문에 기술 개발의 착수가 여의치 않았는데, 미국 웨스팅하우스사에서 공기극 지지체 튜브형 셀(Cathodesupported tubular cell)이라는 획기적인 기술 개발이 이루어지는 기술적 배경 하에 1995년에는 KIER에서도 고체 산화물 연료전지 기술의 개발이 추진되었다. SOFC 기술은 흑연과 백금촉매를 주로 사용하는 저온형 연료전지와는 달리 세라믹과 고온용 금속소재로 구성되어 있어서 핵심 구성요소기술이 다른 연료전지와는 차이가 있었다. 이에 따라 KIER는 SOFC 개발 초기에는 관련 구성요소 기초 기술 개발에 초점을 맞추어 연구를 진행했으며 점차 기술이 확보됨에 따라 구성요소 기술의 개발에 이어 SOFC의 셀 및 스택 제조 기술 개발 단계로 진입하게 되었다. KIER가 본격적인 SOFC 기술 개발 단계를 앞두고 있을때 SOFC 셀은 기하학적으로 사각구조의 평판으로 이루어진 다른 연료전지와 달리 튜브형과 평판형 구조가 동시에 개발되는 추세를 보였다. 이는 SOFC 셀을 구성하고 있는 소재인 세라믹의 특성에서 기인하는 것으로, 세라믹 셀은 특성상 대면적 제조가 용이하지 않고 강도가 약한 단점이 있어 이를 극복하기 위해 여러 가지 기하학적인 구조로 개발되어 왔던 것이다. 1990년대 당시 세계적으로 SOFC 기술 분야는 미국 웨스팅하우스사의 공기극 지지체 튜브형 기술의 독주로 인해 일본과 독일 등 다른 나라에서는 미국과 차별화된 기술을 개발하기 위한 노력으로 평판형 셀 기술 개발에 역량을 집중하고 있었고, KIER 역시 연구개발 초기에는 기하학적으로 접근이 용이한 평판형 셀 기술의 개발을 추진하게 되었다. 그러나 곧 KIER는 당시 선진국들이 펼치고 있는 기술 개발 전략과 그들의 성공 및 실패 사례로부터 무엇보다 독자적인 기술의 개발이 중요하다는 것을 인식하게 되었으며, 미국의 웨스팅 하우스사, 독일의 지멘스사 외에 일본의 관련 기업체들을 여러 차례 방문하여 기술 개발의 현황을 파악하고, 문제점과 향후 기술개발 전망 등을 분석한 후 1997년부터 세라믹의 취약성을 극복할 수 있고 효율을 보다 극대화할 수 있는 고강도 중저온형 SOFC 기술의 개발에 야심찬 의지를 담게 되었다. 이와 같이 정립된 연료극 지지체형 튜브셀(Anodesupported tubular SOFC cell)은 먼저 연료극 튜브를 제조한 후 그 위에 전해질, 공기극을 순차적으로 얇게 코팅하고 소결하여 셀 제조를 완성하는 기술로서, KIER는 2002년에는 이 기술의 국내 및 미국 특허를 획득하는 데에 이르게 되었다. KIER가 개발한 연료극 지지체 튜브형 SOFC 기술은 중저온 작동이 가능하면서 고성능을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 열충격에 적합한 고강도의 특징을 가지고 있어 해외에서도 채택되어 개발이 이루어지게 되었다. 미국은 Acumentrics사가 DOE 프로그램으로 10kW급 기술 개발을 진행 중에 있고, 일본은 NEDO프로그램으로 미국과 비슷한 규모의 기술개발을 진행 중에 있으며, 최근에는 중국도 연료극 지지체 튜브형 기술 개발을 진행하면서 KIER가 개발한 기술이 세계를 무대로 그 적용 범위를 확대해 나가는 개가를 올리고 있다. 세계 최초로 연료극 지지체식 튜브형 SOFC 기술의 기본 개념이 완성된 후 KIER는 이를 더욱 발전시켜 전지의 성능을 더욱 높이기 위한 지속적인 연구개발을 추진하였으며, 평판형과 원통형의 장점을 취사선택한 구조인 평관형 셀 및 스택 기술, 마이크로 튜브셀기술등의기술이국내외에 특허출원중에있다. 이외에도 2006년 현재까지 50cm 셀(면적 300cm2) 제조기술 개발, 전해질 박막 진공 습식 코팅기술 개발(전해질 두께 약1㎛), 0.5kW급 스택 개발 등이 이루어져, 현재 이러한 기본기술을 이용하여 자동차 보조동력원으로 사용하기 위한 1kW급 마이크로 튜브형 SOFC 발전시스템 개발, 가정용 및 분산전원용의 평관형 2kW급 스택 기술 개발 등이 진행되고 있다. KIER의 SOFC 기술은 세계 선두그룹과는 약간의 수준차를 보이고 있지만, 소형 SOFC 분야에서는 국제적 경쟁력을 갖춘 기술들이 보유되어 있다. KIER가 개발한 연료극 지지체 튜브 셀은 중저온 작동이 가능하고 기동성과 성능이 우수하기 때문에 특히 소형 가정용 열병합발전기, 보조전원, 휴대용전원등에서 두각을 나타낼 것으로 예상되고 있다. KIER의 SOFC 원천기술 개발은 10년 내에 완료될 것이며, 소형의 수kW급 SOFC 기술 개발에 이어 중대형 시스템 분야로 대상을 확대하여 50~100kW급 단일 SOFC 모듈 기술 개발을 실현할 수 있을 것으로 전망된다. 이를 통해 소형 시스템의 경우 사회 전반에 걸친 SOFC의 상용화로 공장 등 산업계뿐만 아니라 일반인들도 편리하게 SOFC 발전기를 사용할 수 있게 될것이며, 중대형의 석탄가스 등과 연계된 하이브리드 SOFC 발전 시스템도 상용화가 이루어질 것으로 보인다. 더 나아가 연료극 지지체 튜브 셀은 고효율 고온 수전해에 의한 수소생산 시스템의 핵심기술로 활용되어질 것으로 전망되며 향후 수소에너지 시대에 접어들기 시작하면 SOFC 기술이 전기생산과 수소생산을 동시에 책임지는 최고의 에너지 생산 기술이 될 것으로 기대되고 있다. 본 메일은 발신전용메일로 메일수신을 동의하셨기에 기재해 주신 이메일 주소로 발송되었습니다. 한국에너지기술연구원에서 드리는 각종 정보의 메인 수신을 원치 않으시면 [수신거부]를 눌러주시기 바랍니다. If you do not want this type of information or email, please click here 기타 문의 사항은 한국에너지기술연구원 웹사이트의 [ 참여마당> 묻고 답하기 ] 메뉴를 이용하여 주시기 바랍니다.