한국에너지기술연구원은 좌은진 박사 연구팀이 바이오 전해전지의 전력 손실을 막고 공정 대형화를 통해 수소 생산량을 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
바이오 전해전지는 미생물의 생물학적 대사 작용과 전기화학적 반응을 결합해 에너지나 유용한 화학물질을 생산하는 시스템으로, 폐기물 처리와 에너지 생산이 동시에 가능한 친환경 기술로 주목받고 있다. 이 때문에 미국, 유럽 등에서 바이오 전해전지를 활용한 수소 생산 공정 연구가 활발히 이뤄지고 있다.
바이오 전해전지 공정은 기존 공정과 달리 이산화탄소 배출이 적고 저온 환경에서 작동할 수 있지만, 공정을 대형화하면 전력 손실이 큰 한계가 있다.
연구팀은 독자 개발한 새로운 구조의 제로갭을 적용을 바이오 전해전지 셀에 적용해 전력 손실을 해결했다. 제로갭은 전지를 구성하는 전극과 분리막의 간격을 최소화해 전기 저항을 줄이고, 반응 효율을 높이는 역할을 한다. 연구팀은 제로갭에 있는 원통형의 뚜껑이 닫히면서 발생하는 압력이 전극 뒷면을 균일하게 밀어내 전극과 분리막을 완전히 밀착시켜 공정 대형화 시 압력 불균형으로 생기는 효율 저하와 저하 증가를 해결했다.
개발된 바이오 전해전지 셀은 기존 수소 생산 공정에 비해 1.8배 더 많은 전자를 생산해 최종적으로 생산되는 수소의 양을 1.2배 늘리는 데 성공했다. 파일럿 규모의 실험에서도 동일한 성능을 유지했고, 공인인증도 획득했다.
좌은진 에기연 박사는 "국내 유기성 폐자원 처리의 환경적·경제적 문제를 해결하고, 수소를 고효율로 생산할 수 있는 중요한 진전"이라며 "상용화를 통해 탄소중립과 수소사회 전환에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.
이 연구결과는 환경과학 분야 국제 학술지 '토털 환경 과학'에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
한국에너지기술연구원은 바이오 전해전지 셀에 새로운 구조의 제로갭 기술을 적용해 전력 손실 억제와 공정 대형화를 통해 수소 생산성을 높이는 기술을 개발했다. 사진은 바이오 전해전지 시스템 개념도. 에기연 제공
