한국화학연구원, CO₂ 전환 고체산화물 전기분해장치 내구성 문제 해결

한국화학연구원 연구팀이 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하는 고체산화물 전기분해장치(SOEC)의 내구성 문제를 해결했다. 니켈 기반 SOEC 내부 전해질 계면 구조를 새롭게 설계해 고온 운전 중 전해질 층이 갈라지는 계면 박리 현상을 줄였으며, 딥 코팅 방식으로 저비용 제조가 가능하게 했다.

연구팀은 YSZ와 GDC 두 전해질 소재의 열팽창률 차이로 인한 문제를 복합 중간층 형성으로 해결했다. 개발된 SOEC는 80시간 연속 운전 후 초기 성능의 91%를 유지했으며, 전류밀도는 기존 0.59에서 2.14A/cm²로 약 3.6배 향상돼 세계 최고 수준의 처리 능력을 보였다.

현재 핸드폰 크기의 평관형 셀로 확대 적용 연구 중이며, 고비용 장비 없이 대면적 제조가 가능한 공정으로 향후 산업용 이산화탄소 자원화 설비 확대에 유리할 것으로 기대된다. 다만 상용화를 위해서는 대형 스택 제작과 재생에너지 연계성 확보 등의 후속 연구가 필요하다.