에너지연, 산소분리막 기술 개발...친환경 화력 발전 앞당겨

국내 연구진이 신개념 산소분리막 기술개발에 성공, 친환경 화력 발전 실용화를 앞당겼다.

한국에너지기술연구원(에너지연)은 세륨 산화물(CeO2) 복합체를 이용해 안정적·경제적으로 산소를 분리하는 신개념 세라믹 산소분리막을 개발하는데 성공했다고 7일 밝혔다.

현재 석탄 화력발전은 저렴한 발전 비용으로 대량의 전력을 생산하고 있으나, 온실가스 배출에 따른 환경문제로 인해 그 비중을 높이는 데 한계가 있다. 대안으로 산소를 이용한 고효율·친환경 화력발전이 주목받는 가운데, 산소분리 설비·제조비용을 절감할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발된 것이다.

에너지연에 따르면 산소분리 설비비용을 최대 48%, 산소 제조비용을 최대 68%까지 줄일 수 있으며, 화학적 안정성도 기존 세라믹 산소분리막 대비 10배 이상 향상됐다.

또, 미국 등 기술 선진국의 투과 성능(3㎖/㎠·min)을 뛰어넘은 세계 최고 수준(3.6㎖/㎠·min)을 기록해 향후 분리막 시장 점유율에서도 우위를 차지할 것으로 기대된다.

연구팀은 안정적으로 산소이온을 전달하는 물질인 세륨 산화물(CeO2)과 전자를 전달하는 물질인 페로브스카이트(Perovskite)를 혼합해 기존보다 저렴한 소재를 사용해도 높은 산소 투과특성을 낼 수 있도록 고안했다.

연구책임자인 유지행 박사는 "세륨 산화물 복합체 산소분리막 기술은 현존하는 세계 최고 수준의 기술로써, 기존의 산소분리 설비·제조비용을 2/3수준으로 줄여 친환경 발전을 가능케 할 새로운 기술"이라며 "발전, 철강, 화학 공정, 생명 공학 분야와의 융합을 통해 고부가가치 산업 창출이 기대된다"고 밝혔다.

한편, 이 기술은 지난 2월, 영국 왕립화학회가 발간하는 재료분야 학술지 '저널 오브 머티리얼 케미스트리 에이(Journal of Materials Chemistry A)' 표지논문 및 '케미스트리 오브 머티리얼스(chemistry of Materials)'에 게재돼 학계의 인정을 받았으며, 연구진은 현재 실용화를 위한 모듈화 및 주변 장치 개발을 진행 중이다.

[e-mail] 김혜민 기자