포항공대, 사람 체온·폐열 활용 전지 효율 향상 기술 개발

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수소차용 촉매 열-전기화학 전지에 적용…기존 전지보다 2배 이상 고효율

(포항=연합뉴스) 손대성 기자 = 국내 연구진이 사람 체온으로 전기를 만드는 전지의 효율을 높이는 기술을 개발했다.

포항공대(포스텍)는 신소재공학과·친환경소재대학원 김용태 교수, 신소재공학과 정상문 박사·강승연 석사, 홍익대 신소재공학과 이동욱 교수 연구팀이 버려지는 열에너지나 체온에서 전기를 생산하는 열-전기화학 전지 효율을 높이는 데 성공했다고 30일 밝혔다.

이번 연구는 우수성을 인정받아 국제 학술지인 '어드밴스트 펑셔널 머티리얼스' 표지 논문으로 실릴 예정이다.

가정이나 산업 현장에서 사용되지 못한 전기는 열에너지로 사라진다.

이런 폐열과 사람의 체온 등 버려지는 에너지를 이용해 전기를 만드는 '열에너지 하베스팅(Thermal energy harvesting)' 기술은 에너지 고갈과 기후 위기 등에 대한 해결책으로 떠오르고 있다.

그러나 전기화학적으로 열을 전기로 바꾸는 이 전지는 에너지 전환 효율이 낮고 백금 등의 귀금속 촉매가 필요해 상용화에 어려움이 많다는 단점이 있다.

연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 철을 기반으로 한 촉매와 과염소산 음이온을 사용했다.

철과 질소, 탄소로 구성된 촉매(Fe-N-C)는 값비싼 백금 촉매 대신 수소차 연료 전지에서 널리 사용된다.

이 촉매가 열-전기화학 전지에 사용된 것은 이번이 처음이다.

연구팀은 과염소산으로 철 이온 쌍(Fe2+/Fe3+)이 포함된 전해질의 무질서도를 높여 전지 효율을 높였다.

일반적으로 전지 내 전해질의 무질서도가 증가하면 전압이 높아지고 전류량이 많아져 전지 효율이 향상된다.

실험 결과 이 전지는 기존 전지보다 2배 이상 높은 에너지 전환 효율을 기록했다.

연구팀은 전극 제작 단가를 3천분의 1로 줄이는 데도 성공했다.

김용태 교수는 "상대적으로 많이 연구되지 않았던 열-전기화학 전지의 촉매 연구를 통해 시스템의 효율성과 경제성을 모두 높였다"고 말했다.

sds123@yna.co.kr

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