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.
bbrex@fnnews.com 김혜민 기자
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