KAIST 우성일 교수팀, 친환경 연료전지 시스템 개발

카이스트(KAIST, 총장 서남표) 생명화학공학과 우성일(58)교수 연구팀은 바이오디젤(bio-diesel) 생산과정의 부산물인 글리세롤을 연료로 이용한 고체산화물연료전지 구동기술을 개발하는데 최근 성공했다고 27일 밝혔다.

우교수팀은 이번 연구를 통해 글리세롤을 연료로 고체산화물연료전지를 조업하여 발전시 생성되는 이산화탄소의 발생량을 석탄 및 석유에 비해 각각 40%, 26% 가까이 줄이는 결과를 얻었다.

석탄 및 석유를 이용하는 화력발전을 통한 전기 1kWh 생산시 발생하는 이산화탄소는 각각 991g, 782g이다. 반면 글리세롤은 585g에 지나지 않는다.

또 기존 수소를 연료로 이용했을 때의 80%에 달하는 효율을 얻을 수 있다.

연구팀은 이번 연구에 사용한 바이오매스로부터 얻은 글리세롤 개질과정의 이산화탄소는 바이오매스를 생산하는데 재사용함으로써 저탄소, 녹색성장에 획기적으로 기여할 수 있을 것으로 전망했다.

이 연구결과는 지난 14일 앙게반테 케미(Angewandte Chemie)의 자매지인 '켐서스켐(ChemSusChem)' 온라인판에 게재됐으며 관련기술은 국내특허 출원중이다.

카이스트 관계자에 따르면 이번 연구결과는 고체산화물 연료전지에 바이오매스로부터 바이오디젤을 생산할 때 얻어진 글리세롤 연료를 사용함으로써 기존 화석연료보다 이산화탄소의 배출량을 줄이고 배출된 이산화탄소는 바이오매스 생산에 재사용할 수 있어 지구 온난화 방지에 기여할 수 있다.

고체산화물연료전지는 고체산화물을 전해질로 사용하는 연료전지로서 에너지 효율이 ~50%에 달하는 가장 발전된 형태의 연료전지다.

연료로 쓰이는 수소를 생산하기 위해 탄화수소를 개질하게 되는데 이 과정에서 이산화탄소가 발생하게 된다.

바이오디젤은 브라질, 미국, EU등을 중심으로 고유가에 대응하기 위해 생산을 확대해오고 있으며, 최근에는 일본, 중국, 인도 등이 후발국으로 참여해 그 규모가 점차 커지고 있다. 또 올해 바이오디젤 생산량은 78억톤에 달할 것으로 보이며, 내년엔 104억톤으로 증가할 것으로 예상된다.

글리세롤은 바이오디젤 1톤을 생산할 때 0.1 톤 정도 부산물로 생산되는 물질로서 바이오디젤의 공급증가에 따른 잉여의 글리세롤이 생성된다.

고체산화물 연료전지에 잉여의 글리세롤을 연료로 사용하였을 경우 저탄소 녹색 성장에 크게 이바지 할 수 있을 것으로 기대된다.

또 최근엔 지구온난화 주범인 이산화탄소의 양을 줄이기 위해 국제적으로 탄소배출권 거래제도에 대한 관심이 집중되고 있는 실정이다.

탄소배출권 거래제도는 전 세계의 온실가스 배출총량을 정하고 이를 국가나 기업별로 할당하는 제도로서 할당량보다 많이 배출하려는 국가나 기업은 할당량보다 적게 온실가스를 배출한 곳으로부터 배출권을 사야한다.