'제로갭' 깜짝 아이디어로 고성능 바이오 전지셀 제작 성공

에너지연 독자 설계…기존 공정 대비 생산성 1.2개 개선

한국에너지기술연구원(이하 ‘에너지연’)은 좌은진 박사 연구팀이 폐기물 속 미생물로 수소를 생산하는 바이오 전해전지의 핵심 부품을 개선해 공정 대형화에 성공했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 기존 바이오 전해전지 전력 손실을 해결하기 위해 전지의 기본 단위인 셀을 독자적인 방식으로 개선, 수소 생산 공정에 적용했다.

새로 개발된 셀이 적용된 공정은 기존 바이오 전해전지를 이용한 수소 생산 공정에 비해 1.2배 높은 수소 생산성과 1.8배 이상 높은 전자 생산성을 나타냈다.

새로운 수소셀 공정을 개발한 한국에너지기술연구원 연구진. 왼쪽부터 신지향, 양규현 연구생, 좌은진 박사, 정윤철 박사.(사진=에너지연)

연구팀은 새로운 구조의 제로갭(Zero-gap) 기술을 적용했다. 제로갭은 전지를 구성하는 전극과 분리막의 간격을 최소화해 전기 저항을 줄이고 반응 효율을 극대화한다.

이 제로갭은 뚜껑이 닫히면서 발생하는 압력이 전극 뒷면을 균일하게 밀어내 전극과 분리막을 완전히 밀착시킬 수 있다. 대형에도 동일하게 적용 가능하다.

연구책임자인 좌은진 박사는 “국내 유기성 폐자원 처리의 환경적, 경제적 문제를 해결할 뿐만 아니라, 청정 에너지원인 수소를 고효율로 생산할 수 있는 중요한 진전”이라며, "개발된 고성능 바이오 전해전지 셀이 상용화되면 탄소중립과 수소 사회로의 전환에 크게 이바지할 것"으로 내다봤다.

연구는 한국연구재단의 미래수소원천기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘사이언스 오브 더 토탈 엔바이러먼트' 12월호에 게재돼다.