이달의 과학기술인상 선정…저온 전해질-연료극 동시 제작 공정 도입

과학기술정보통신부와 한국연구재단은 ‘이달의 과학기술인상’ 2월 수상자로 대면적 프로톤 세라믹 연료전지 기술 확보에 공로가 있는 이종호 한국과학기술연구원(KIST) 박사를 선정했다고 최근 밝혔다.

과기정통부는 우수 연구개발 성과로 과학기술발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1000만원을 수여하는 ‘이달의 과학기술인상’을 시상하고 있다.

과기정통부는 이 박사의 ‘대면적 고성능 프로톤 세라믹 연료전지(PCFC)’ 개발 공로를 높이 평가해 시상하게 됐다고 전했다. 세라믹 연료전지는 값비싼 귀금속 촉매를 사용치 않아도 다른 연료전지보다 발전효율이 뛰어나다. 프로톤 세라믹 연료전지는 수소 이온을 전달하는 세라믹 전해질로 구성, 기존 세라믹 연료전지 전해질보다 이론적으로 100배 이상 전기전도율이 높다.

하지만 기존 세라믹 연료전지보다 복잡하고 까다로운 소재 물성으로 박막 전해질-전극 접합체 제작이 매우 어렵고 고온 공정 중 급격한 물성 저하가 발생, 오랜 연구개발에도 상용화 가능성이 요원한 실정이었다.

이 박사는 프로톤 세라믹 연료전지 전해질-전극 접합체 구조 열처리 과정 중 전해질이 치밀해지는 원리를 세계 최초로 확립, 공정 온도를 낮추었다. 이를 통해 셀 구성 성분 간 수축률과 온도 차를 낮춰 전해질 결함을 줄였다. 성능 극대화뿐 아니라 상용화 수준의 대면적(5×5㎠) 전지를 제조할 수 있는 공정기술을 개발하는 데 성공했다는 평가다.

이 박사는 개발 과정에서 스크린 인쇄법, 마이크로파 열처리 등 실제 양산공정에 활용하는 공정을 적용, 경제성 향상뿐 아니라 기존 연구 결과를 압도하는 10배 이상 고출력을 자랑하고 있다. 저온 동시 열처리 적용으로 전해질 물성이 열화되지 않고, 우수한 전해질-연료극 접합 구조를 확보했다는 게 과기정통부 분석이다. 2018년 8월 ‘네이처 에너지(Nature energy)’지에 개재되는 등 괄목할만한 성과로 인정받고 있다.

이 박사는 “저온 전해질-연료극 동시 제작 공정기술은 신규 소재에도 적용될 수 있다”며 “경제적인 공정으로 프로톤 세라믹 연료전지의 추가적인 대면적화 가능성을 입증했다”며 “프로톤 세라믹 연료전지의 상용화와 함께 재생에너지를 활용한 연료 생산 및 저장 분야로 확장할 수 있도록 후속 연구를 진행하겠다”고 수상 소감을 말했다.