정책연구보고서

최근 지구의 온난화, 환경 오염 문제에 대처하기 위한 기후변화 협약과 경제발전에 따른 전력 수요의 증대, 에너지 가격 상승 및 수급 불안정 등의 에너지 문제에 대응하고, 지속적인 경제 발전을 위해서 차세대 전원으로 고효율 저공해 청정 발전기술인 연료전지 발전기술에 대한 개발이 필연적이다. 따라서, 나노기술을 응용해서 대체에너지원으로 기존 연료전지의 성능을 획기적으로 개선시킬 수 있는 고체산화물 연료전지는 나노 수준에서의 전해질, 개질 및 전극의 개발과 더불어 지구환경 및 대체에너지에 대한 미래기술로써 기대되고 있다. 고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cell: SOFC)는 연료기체가 소유하고 있는 화학에너지를 전기화학반응에 의해 직접 전기에너지로 변환시키는 에너지 변환 장치이다. 연료전지의 기본 단위인 단전지 하나에서 얻어지는 전위차는 약 1V 정도이기 때문에 각각의 전지는 전극 활성 에너지 손실과 전기적 저항 손실, 그리고 이것의 발전량을 더욱 낮은 전압으로 감소시키려는 이온이동 저항손실에 영향을 받는다. 따라서 연료전지를 동력원으로 사용하기 위해서는 여러개의 단위전지를 직렬 및 병렬로 연결한 스택(stack)을 중심으로 기본 연료전지 시스템을 구성하여야 한다. 스택 구조에서 기체의 흐름을 조절하기 위해서는 특별한 디자인이 요구되는데 특히 SOFC는 모든 구성요소가 고체이기 때문에 다양한 형태의 디자인이 연구되었다.