고체산화물연료전지 개발동향 및 전망/임탁형

편집부
등록 2010-03-17 18:53:32
수정 2015-03-04 16:49:48

가정용 소형 고체산화물연료전지
개발 동향 및 전망

임탁형·이승복·박석주·송락현·신동열 한국에너지기술연구원 연료전지연구단

1. 서론
고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cell: SOFC)는 연료기체가 갖고 있는 화학에너지를 전기화학반응에 의해 직접 전기에너지로 변환시키는 에너지 변환 장치이다. SOFC는 고분자전해질 연료전지(proton exchange membrane fuel cell: PEMFC) 및 용융탄산염형 연료전지(molten carbonate fuel cell:MCFC)등 다른 연료전지에 비해 효율이 높고 연료개질기가 필요없으며, 복합발전이 가능하다는 장점이 있다. 연료전지의 원리는 1839년 영국 그루브 경에 의해 최초로 수용액인 황산전해질에서 보고됐으며, SOFC 의 경우는 1899년 Nernst 이론의 발견 이후 Baur과 Preis에 의해 최초로 SOFC 운전이 보고되었다. SOFC는 기하학적인 모양에 따라 원통형, 평판형, 일체형 등으로 나누어진다. 이 가운데 원통형 타입의 기술이 많이 개발되어져 있으며, 이와 비슷하게 평판형 타입도 빠른 속도로 연구개발이 진행되고 있다. 현재 기술개발 추이를 보면 구조 및 발전 용량별로 적용분야가 달라지고 있으며, 소형 시스템에서부터 대형 시스템까지 여러 분야에 걸쳐 기술 개발이 진행되고 있다.
SOFC는 고분자 막을 전해질로 사용하는 저온형 연료전지인 PEMFC, 액상 전해질을 이용하며 고온에서 운전되는 MCFC 등에 존재하는 부식문제, 고가 촉매, 전해질 제어, 개질기 도입 등의 단점은 없으나, SOFC를 구성하는 소재 대부분이 세라믹이므로 800-1000도의 고온에서 작동되기 때문에 재료간의 반응문제 및 신소재 개발, 전극특성 향상, 스택 제조, 운전시험 평가 등이 주요한 연구과제들로 대두되고 있다. 대부분의 문제들은 재료와 관련되어 있으며, 특히 SOFC를 실용화하기 위해서는 장수명, 고성능의 대면적 전해질 및 전극이 제조되어야 하며, 더불어 단전지 제조 기술 개발, 스택 제조 및 발전시스템 기술 등이 개발되어야 한다. SOFC 발전시스템 기술은 분산전원 같은 대형발전시스템용, 주거용, 이동용 형태로 기술이 개발되어지고 있으며, 현재 기술의 급속한 발전 경향으로 볼 때 수년 내에 상용화가 확실시 되고 있다.
이러한 관점에서 본 고에서는 가정용 소형 SOFC 발전시스템 기술을 중심으로 가정용 소형 SOFC 발전시스템의 제조 기술, 국내외 기술 개발 현황, 가정용 소형 SOFC 발전시스템 구성 및 기술 개발 전망 등을 기술하였다.

2. 가정용 소형 SOFC 발전시스템 개발과 현황
2.1 가정용 소형 SOFC 발전시스템의 개요
2.1.1 SOFC 정의
고체산화물연료전지(Solid Oxide Fuel Cell: SOFC)는 고체상의 세라믹을 전해질로 사용하여 800℃~1000℃의 고온에서 운전되는 연료전지로 발전효율이 높고, 고온의 배가스를 이용하여 열병합 발전이 용이하다.
<그림 1>과 같이 산소이온 전도체를 이용하는 SOFC의 경우 공기극과 연료극의 산소 분압차에 의해 공기극에서 전해질을 통해 연료극으로 산소이온이 이동하게 되며, 이때 화학반응의 균형을 맞추기 위해 외부 회로를 통해 연료극의 전자가 공기극으로 이동하게 되는데 이때 외부 부하를 조절하여 원하는 전류를 얻을 수 있다.

2.1.2. SOFC의 특징
SOFC는 타 연료전지에 비하여 상대적으로 고온에서 운전됨으로써 전력 변환 효율이 높고, 가압 조건에서도 운전이 가능하여 연료전지 성능이 증가할 뿐만 아니라 고온, 고압의 배가스를 이용하는 가스터빈을 연계하여 전체 발전 시스템의 효율을 증가시킬 수 있다. 고온 작동으로 인해 귀금속 촉매를 사용하지 않고 전기화학 반응을 가속화시킬 수 있으며, 연료극 측에서 내부 개질이 가능하여 개질기를 간략화 할 수 있을 뿐만 아니라 수소 이외에 탄화수소 등의 다양한 연료를 사용할 수 있다. 온도 상승에 따라 이론 효율은 감소하지만, 온도 상승에 따라 전기 저항, 전극반응 저항은 작아지므로, 온도 상승에 따른 이론 효율의 감소를 보충할 수 있다. 따라서 고온에서 작동하는 SOFC 효율이 저온형 연료전지 보다 높다. SOFC는 연료전지 중에서 가장 높은 온도에서 작동하며, 높은 발전효율을 얻을 수 있으나, 최근에는 작동온도를 650℃까지 낮춘 저온 작동 SOFC의 개발 또한 진행되고 있다. 저온화에 따라 소재 선택의 폭이 넓어지므로 가격을 낮출 수 있고, 사용 소재로 값이 싼 금속 재료를 사용할 수 있다. 저온화에 따라 구성 부재료의 열적 열화가 감소되어 신뢰성 및 수명이 증가하며, 시스템 전체의 내열 요구도가 완화되므로, 배관등 설비의 저비용화도 가능하다.

2.2 가정용 소형 SOFC 발전 시스템의 구성
가정용 소형 SOFC 시스템을 구성하는 주요 부품으로는 천연가스나 탄화수소계의 연료가 공급되어 수소로 전환하는 연료처리기, 생산된 수소와 공기의 화학반응으로 전기를 생산하는 SOFC 스택, SOFC 스택에서 생산된 DC 전기를 AC 전기로 전환하는 전력변환기, 펌프, 센서류 등의 BOP, 시스템을 안정적으로 운영하는 시스템 제어기술 및 시스템에서 생산된 열을 저장하고 공급하는 열공급 모듈로 구성되어 있다.
2.2.1. 시스템 기술
가정용 소형 SOFC 시스템은 전기를 발전시키는 SOFC 발전 모듈과 온수를 저장하고 발생시키는 열저장 모듈로 구분할 수 있다. 시스템기술의 범위는 SOFC 시스템을 안정적으로 운영하게 하고 시스템에 문제가 발생하였을 때 비상정지를 하게하는 시스템 제어와 시스템의 주요부품인 SOFC 스택, 연료처리장치, 전력변환기 및 BOP를 구성하는 시스템 설계 그리고 시스템 제어 및 설계를 바탕으로 시스템을 제작하는 기술로 구성된다.

2.2.2. SOFC 스택 기술
SOFC 스택은 연료처리장치에서 발생한 수소와 대기 중 산소의 전기화학반응을 이용하여 DC 전력을 생산하는 부품이다. SOFC 스택기술의 범위는 전극과 전해질로 구성된 단위전지 기술, SOFC 스택의 효율과 내구성을 증진시키는 스택설계 기술, 단전지, 분리판, 그리고 밀봉재를 이용하여 SOFC 스택을 제작하는 스택적층기술, 전극, 전해질, 분리판, 밀봉제 같은 소재기술로 구성되어 있다.

2.2.3. 연료처리장치 기술
연료처리장치는 천연가스를 수소로 전환하는 기술로서, 연료처리장치는 부취제를 제거하는 탈황기, 천연가스에서 수소를 생산하는 pre-reformer 등으로 구성되어 있다. 연료처리장치 기술의 범위는 연료처리장치의 효율 및 내구성을 증진시키고 부피를 줄이는 연료처리장치 설계 기술, 탈황촉매, 개질촉매 촉매에 관련된 소재기술, 연료처리장치를 제작하는 연료처리장치 제작기술로 구성되어 있다.

2.2.4. 전력변환기 기술
전력변환기는 SOFC 스택에서 생산된 DC 전력을 AC 전력으로 전환하는 부품으로서, 전력변환기 기술의 범위는 전력변환기의 효율 및 내구성을 증진시키는 전력변환기 설계기술, 설계된 전력변환기를 제작하는 기술로 구성되어 있다.

2.2.5. BOP 기술
BOP는 SOFC 스택, 연료처리장치 등의 작동 및 유기적으로 연결을 하게 하는 펌프류, 열교환기, 유량계, 기타센서, 밸브, 배관 및 열을 저장하고 공급하는 열저장 모듈 등의 부품이다. BOP 기술의 범위는 고효율, 소형화, 저소음화, 내구성이 향상된 펌프류 설계 및 제작기술, 효율 및 내구성이 향상된 열교환기와 열저장모듈의 설계 및 제작기술, 기타 기타센서, 밸브, 배관 기술 등으로 구성되어 있다.

2.3 가정용 소형 SOFC 발전기술의 국내외 현황
2.3.1 국내 SOFC 기초 연구
80년대 후반부터 서울대, KAIST 등의 대학과 국책연구소인 KIER, KIST를 중심으로 SOFC 구성요소의 물성에 대한 기초연구가 이루어졌으며, YSZ를 기본으로 하는 전해질 재료 및 전극반응에 관한 기초 연구결과를 산출하였다. 또한, 1994년 시작된 대체 에너지 개발 사업으로 쌍용중앙연구소가 기술개발을 추진하여 10cm×10cm 크기의 평판형 셀을 제작하고 소형 스택을 구성하여 운전하였으나 1997년에 개발을 중단하였다. 이후 국내 SOFC 기술개발은 각 연구소, 대학, 기업 등에서 기초 기술개발, 요소 기술개발, 단전지 기술, 스택기술개발 연구가 독자적으로 진행되고 있다. 최근 저온작동 SOFC 핵심기술 개발과제를 바탕으로 연세대, POSTECH, 고려대, 명지대 등에서 중·저온용으로 활용 가능한 대체 전해질 및 전극재료, 밀봉재, 연결재 개발 및 특성평가에 대한 기초연구가 수행되었다.
2004년부터는 KIST, 한국에너지기술연구원, 요업기술원 등의 정부출연연구소와 대학들을 중심으로 SOFC 스택구성에 필요한 여러 구성요소를 개발하기 위한 원천기술개발과제를 수행하여 2007년도에 1단계 연구가 마무리되었고 2007년에는 삼성전기, 한국에너지기술연구원, KAIST 등에서 2단계 사업을 시작해 2009년도에 종료되었으며, 현재 3단계 사업이 진행되고 있다.

2.3.2 국내 SOFC 시스템 관련 연구
한국에너지기술연구원은 2007년 자동차 보조전원용 SOFC 발전시스템 개발을 수행하여 1kW급 APU용 SOFC 발전시스템 BOP, 급속기동 APU용 SOFC 스택, 1kW급 디젤 리포머 등의 개발을 완료했다. 또한, 2005년에는 가스터빈/연료전지 복합발전용 5kW급 SOFC 발전시스템을 개발해 8.1kW의 출력을 발생시켰다.
포항산업과학연구원(RIST)은 2007년부터 KIST, 포스코 파워 등과 함께 평판형 대면적 SOFC를 이용한 분산발전용 SOFC 시스템 개발과제를 시작했으며, 2013년 150kW급 SOFC 시스템 개발을 목표하고 있다.
삼성 SDI는 삼성전기, 삼성엔지니어링, KIER 등과 같이 2008년부터 친환경 원통형 SOFC 발전시스템 개발을 시작했으며, 2013년 100kW급 원통형 SOFC 시스템 개발을 목표로 하고 있다.

2.3.3 국내 가정용 소형 SOFC 관련 연구
2003년부터 전력연구원(KEPRI)을 주축으로 소용량 가정용 SOFC 개발이 본격적으로 추진되기 시작하였다. 1단계로 2006년에 1kW급 중온형 고체산화물 연료전지 모듈 및 시스템 개발을 완료하였으며, 현재 후속 연구로 5kW급 상업용 SOFC 열병합 고체산화물 연료전지 발전시스템 개발연구를 수행 중에 있다.

2.3.4 국외 가정용 소형 SOFC 개발 현황
미국 Acumentrics 는 1994년에 설립된 무정전 전원 공급장치 (UPS, Uninterruptible Power Source) 제조회사로서 2000년부터 SOFC 개발을 시작했다. 현재 가정용, 소규모 발전용 원통형 SOFC를 개발 중이며 1~10kW의 가정용, 소규모 발전용 SOFC 실증 실험을 진행 중에 있다. 2003년 Sumitomo과 함께 joint venture (Acumentrics Japan)를 설립하여 일본에 원통형 SOFC 발전시스템을 적용하기에 필요한 개발 작업을 수행하고 있다. 또한, 2007년 FCT (Fuel Cell Technology Ltd., CA)를 인수하여 FCT의 BOP (Balance Of Plant)기술을 획득하였으며, 미국 SECA 프로그램에 참여하여 탄화수소를 직접 이용하는 2~10kW급 원통형 연료극 지지 SOFC 시스템을 개발하였다.
Siemens-Westinghouse(SWPC)가 SOFC 스택을 제공하고 Fuel Cell Technologies(FCT)에서 BOP와 시스템을 개발하여 만든 5kW급의 FCT-Beta 모델은 48개의 공기극 지지형 튜브 단전지가 사용되었으며, 공기극 지지 평관형과 공기극 지지 Delta 단전지가 사용될 것으로 예상되고 있다.
스위스의 헥시스(Hexis)사는 스위스와 독일에서 연료전지 난방 시스템의 현장 실험을 성공적으로 완료하였다. 2007년에 현장 실험이 시작된 이후에 4기의 갈릴레오(Galileo) 1000N SOFC 난방 시스템들이 GVM 가스베르분트 미텔랜드(Gasverbund Mittelland) 등에 설치되어 실험되고 있는데 이 사업에 참여하는 회사들은 유럽의 대형 에너지 관련 회사들인 E.ON 에너지(Energie), EnBW, 에너지 베이든(Energie Baden Wurttemberg AG) 등이다.
일본의 경우 여러 회사에서 가정용 소형 SOFC가 개발되고 있는데, 대표적인 회사들로는 다음과 같다.
●미츠비시 소재 상사 (Mitsubishi Material Corporation: MMC)와 간사이 전력 (Kansai E.P.C)은 디스크 형태의 밀봉이 없는 SOFC 스택 구조를 개발하여 미반응 가스들은 스택 주변에서 연소되어 스택과 BOP에 필요한 열을 공급하도록 설계하였다. 3세대 발전모듈은 1kW급의 열병합 발전시스템으로 제작되어 도시가스로 2,000시간 운전한 결과 0.5%/1000h의 성능저하가 나타냈다. 현재는 내부 매니폴드 형태의 새로운 스택구조를 통해 비용을 줄인 1kW급의 4세대 발전모듈이 시험운전 중이다. 시험 결과 도시가스를 연료로 이용하여 54%(DC-HHV) 전력변환효율을 얻었으며, 600시간 운전결과 성능저하가 나타나지 않았고 5,000시간을 목표로 장기운전을 계속 진행하고 있다. 이와 함께 10kW급의 모듈이 2006년에 시험 운전되어 12.6kW-DC 출력과 50%(HHV)의 효율을 나타냈다.
●교세라/도쿄가스의 경우를 보면 먼저 교세라는 일반적인 실린더 형태의 구조를 변형시켜 전도성의 다공성 지지체에 Tape-Casting을 이용하여 전극과 전해질을 제작한 평관형(flattened tube) 구조를 개발하였다. 교세라는 약 200개의 셀을 적층하여 1kW급 가정용 열병합 발전시스템을 제작하여 Osaka Gas와 함께 실증시험을 하였다. 2005년 11월부터 약 90일(약 2000시간) 동안 진행된 시험에서 750℃에서 운전되어 1kWe의 출력에서 49%(AC-LHV)의 전력효율과 34%의 열효율(70℃ 온수제조)을 얻었으며, 가정의 부하변동에 따른 일일 평균 전력효율은 44.1% (AC-LHV)를 나타냈다.
●일본 신에너지재단(NEF)는 2007년도부터 신에너지산업기술총합개발기구(NEDO)의 도움을 받아 SOFC 실증연구를 실시했다. SOFC 시스템의 출력은 1kW급, 2kW급 두 종류이며, 연료로 도시가스, LPG, 등유를 사용했다. 본 실증사업을 통해 가정용 소형 SOFC 시스템의 다양한 전기 부하 환경하에서 실증자료를 수집하고, 최신 기술수준과 기술적인 문제점을 파악하여, 가정용 소형 SOFC 시스템 보급을 위한 향후 기술개발 시사점을 도출하고자 하였다.

2.4. 가정용 소형 SOFC 발전기술의 시장 규모
1~수십 kW급 연료전지 시장은 세계적 증가 추세를 보이고 있으며, 2007년까지 세계적으로 7,000대 설치를 돌파하였다. 일본이 80%, 미국이 15% 정도를 설치하였으며, PEMFC가 90%, SOFC가 10%를 이루고 있다. 유럽은 건물용 보일러 대체 시장으로 형성되고 있으며 2010년 이후 아시아 다음의 최대 규모의 시장이 형성될 것으로 예상되고 있다. 그 한 예로서 독일 정부는 일본을 벤치마킹하여 연료전지 2,250기를 2012년까지 실증평가를 할 계획이다.
일본의 건물용 연료전지 시장은 2009년 상용화 개시와 함께 2010년 회사별 연간 1만대 규모로 생산 계획 중이며, 유럽은 2012년 건물용 보일러를 대체한 연료전지 시스템의 양산 시작을 통해 2015년 연간 20만대 시장판매를 목표로 하고 있다. 이와 같은 예상치를 고려할 때 2010년 이후 건물용 연료전지 시장의 급속한 성장과 함께, 북미와 일본에 2015년 1,000MW, 2020년 3,200MW이상의 건물용 연료전지 시장 형성이 예상될 것으로 예상된다.
* 출처) 친환경 발전용 100kW급 SOFC 발전시스템 개발 기획보고서 (2008)
* 출처) 산업자원부 신재생에너지 RD&D 전략 2030 (2007)
* 출처) 에너지 혁명 : 연료전지 사업의 현황과 발전전망, 삼성경제연구소 (2004)

3. KIER에서 개발 중인 연료극 지지 평관형 SOFC 개발 현황
위에서 언급한 바와 같이 전 세계적으로 가정용 소형 SOFC 발전시스템으로 가장 우수하며 다양한 실증 자료를 보유한 일본 교세라의 경우 SOFC 셀 지오메트리는 평관형 SOFC라는 독특한 셀 구조이다. 따라서 평관형 SOFC에 대한 기본적인 개요와 함께 KIER 에서 개발된 평관형 SOFC 개발 결과들을 소개하겠다. 평관형 (Flat tube) SOFC는 원통형 SOFC 및 평판형 SOFC가 갖고 있는 장점들을 모두 갖춘 형태의 SOFC로서 기계적 강도가 높아 대면적 제조가 가능하며, 전류흐름 경로가 짧아 전력밀도가 높다. 또한, 구조가 간단해 제조공정이 경제적이고 compact한 스택제조가 용이하며, 열 사이클 저항성이 우수해 안정적인 운전이 가능하다. 더불어, 가스 밀봉이 우수한 장점을 보유하고 있다. 이러한 장점을 갖는 평관형 (Flat tube) SOFC에 대해 KIER가 보유한 고유기술을 통해 평관형 형태의 SOFC 기술개발이 현재 활발히 진행 중에 있다. KIER에서 개발되고 있는 평관형 SOFC 요소 및 스택 모듈 원천기술개발에 대한 연구개발내용은 표4에 잘 나타나 있다.
2007 년도에 개발된 연료극 지지 평관형 2kW 급 SOFC 스택(그림 14)은 스택 적층에 사용되는 단위번들의 성능을 향상시켜 전체 스택을 콤팩트하게 했으며, 평관형 SOFC 단위 전지들의 성능 개선을 위해 전해질 박막화 공정, 전극 전류집전, 금속 및 세라믹 접합을 최적화시킨 브레이징 공정 등의 핵심소재 기술을 중점적으로 개발했다. 이와 더불어 스택 핵심 소재의 신뢰성과 내구성 향상을 이루고자 연구 개발을 진행하고 있다.

4. 결론
고온형 SOFC는 연료전지 가운데 효율이 가장 높고 환경 특성이 우수하며, 저온형 연료전지에서 발생되는 여러 가지 운전상의 문제점을 최소화 시킬 수 있는 발전시스템이다. 현재 SOFC 발전시스템은 주로 분산전원용, 대형 발전소용으로 기술이 개발되어 왔으나 최근에는 가정용 소형 열병합 발전시스템으로도 많은 연구 개발이 진행되고 있다. 현재의 기술 개발 추이로 보아 원통형 구조의 SOFC가 가정용 소형 SOFC 발전시스템의 시장에 먼저 진입을 할 것으로 예상되며, 이어서 평판형 구조의 가정용 소형 발전시스템이 응용될 것으로 예상된다.
현재의 기술 개발속도로 보아 2010년 이내에는 1kW급 가정용 소형 SOFC 발전시스템이 실용화될 것으로 판단되고 있는데, 특히 일본은 자체 기술을 확보하고 있기 때문에 기술적인 우위를 강점으로 내세워 미국, 유럽 등으로부터 투자유치를 본격화하고 있다. 또한 일본의 교세라는 년간 수백 kW 이상의 가정용 소형 SOFC 발전시스템의 생산을 목표로 연구/개발/생산을 주도하고 있으며, 이를 포함하면, 전 세계적으로 가정용 소형 SOFC 발전시스템 제조를 위한 전문회사는 매년 증가하고 있어 가정용 소형 SOFC 생산량은 더욱 늘어날 전망이다.
선진국들은 가정용 소형 SOFC 발전기술을 전략적으로 보호하고 있기 때문에 이를 고려하여 국내에서는 가정용 소형 SOFC 시장 진입에 따른 대책을 빠른 시일 내에 세워야 할 것으로 판단된다. 또한 국내의 열악한 경제상황을 감안하여 국내의 가정용 소형 SOFC의 개발, 실증시험 및 보급 계획을 세워야하고 이 계획은 기술을 확보하는 것을 목표로 자체 기술 개발과 선진기술 도입, 시스템 도입, 운전 및 주변 기술 확보 등 세부적인 내용을 포함해야 한다. 또한 기술개발의 초기에는 막강한 투자비를 고려하여 정부가 주체가 되어야 하고 전력회사, 가스회사, 중공업회사 등 관련업체가 설계 및 운전기술의 개발을 담당해야 하고, 연구소가 핵심기술 개발의 주체가 되어야 하며, 대학 등에서는 기초기술 개발과 인력양성에 중점을 두어야 할 것이다.

참고문헌
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[2] M. Prisca, T. Alston and K. Kendall In: U. Stimming, S.C. Singhal, H. Tagawa and W. Lehnert, Editors, SOFC V, The Electrochemical Society, Pennington, NJ (1997), p. 619.
[3] T. Ishihara, K. Sato and Y. Takita, J. Am. Ceram. Soc. 79 (1996), p. 913.
[4] T. H. Lim, R. H. Song, D. R. Shin, J. I. Yang, H. Jung, I. C. Vinke and S. S. Yang, In. J. of Hydrogen Energy 33 (2008), p. 1076.
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[7] 홍성안 외 18명, 신·재생에너지 RD&D 전략 2030 [수소·연료전지], 2007, 산업자원부
[8] 임태훈 외 13명, 그린에너지 전략로드맵 보고서(수소 연료전지 분과위원회), 2008, 지식경제부
[9] 에너지 혁명: 연료전지 사업의 현황과 발전전망, 2004, 삼성경제연구소

그림 1. SOFC의 작동원리

표 1. 여러 가지 연료전지의 특징 비교

그림 2. 가정용 소형 SOFC 시스템의 구조

그림 3.1. 고성능 단전지 단면 그림 3.2. 고효율 공기극 입자 그림 3.3. 고성능 SOFC 단전지
그림 4. APU용 1kW급 관형 SOFC 스택
그림 5. GT-FC 하이브리드용 SOFC 시스템
그림 6. 5kW급 평판형 SOFC 스택 시스템조립 과정
그림 7. KEPRI에서 개발한 1kW급 평판형 SOFC 스택과 가정용 SOFC 발전시스템
그림 8. Acumentrics에서 개발한 원통형 소형 SOFC 발전시스템
그림 9. FCT에서 개발한 5kW급 공기극 지지 SOFC 열병합 시스템
그림 10. Hexis 스택과 Galileo 1000 N
그림 11. MMC의 스택구조와 1kW급 4세대 모듈
그림 12. 교세라의 단전지 구조와 외형

표 2. 2007년 가정용 소형 SOFC 시스템 제공자 선정 결과

표 3. 2007년 가정용 소형 SOFC 시스템 설치 및 운전 시험자

그림 13. 북미, 일본의 건물용 연료전지시장 전망

표 4. 평관형 SOFC 스택 및 스택 모듈 원천기술개발 연구내용
평관형 SOFC 스택 및 스택 모듈 원천기술개발
● 평관형 연료극 지지체 SOFC 스택모듈 구조 개선
    - 대형 단전지 제조 기술 개발: 전극면적 100cm2
    - 전극, 전해질 소재 제조공정
    - 전해질, 공기극, 세라믹 연결재 코팅 공정 개선
    - 고성능 SOFC 단위번들 개발
    - 스택 모듈 설계 구조 개선
● 1.0kW급 스택 모듈 개발 및 특성 평가
    - 길이 40cm(전극면적 150cm2)의 평관형 셀 제조기술 개발
    - kW급 평관형 스택 기술 설계 제작 기술 개발
    - 단전지 성능 개선 연구
    - 공기 및 연료가스 메니폴드 compact화
    - 셀/캡 접합공정 및 스택 전류 집전 개선
● 2.0kW급 스택 모듈 개발 및 특성 평가
    - 전극면적 200cm2 평관형 셀 기술 확립
    - 연료전지 스택 모듈 대형화 기술 개발 및 내구성 확보
    - 스택 모듈 운전 기술 확보
    - 스택 모듈 고효율화 기술 확보