고효율 염분차발전 전극소재 개발

역전기투석 시스템 적용시 전력생산 원리.(자료제공: KIER)

한국에너지기술연구원(김종남 원장)은 정남조 해양융복합연구팀 박사가 RED 염분차발전 효율과 경제성 향상에 기여할 수 있도록 전극 집전체 표면에 이황화몰리브덴 박막을 직접 합성할 수 있는 전극소재 합성 기술을 개발했다고 지난달 10일 밝혔다.
RED 염분차발전은 이온교환막을 통해 바닷물과 민물 사이의 이온이 분리·이동할 때 발생하는 전위차를 이용해 전기를 생산한다. 꾸준한 전력 생산이 가능하고 이용률이 100%에 달하는 청정에너지 생산기술이다. 그러나 대부분이 백금과 같은 고가 소재를 사용해 기술 경제성 확보를 위해 저렴한 전극 소재 대면적 합성이 요구돼 왔다.
연구진은 주 촉매반응 부위가 표면에 많이 분포되면서 가격도 저렴한 이황화몰리브덴 박막을 집전체에 직접 합성하는 기술개발에 성공했다. 집전체는 전극촉매의 전기화학 반응 활성을 돕는 역할을 한다.
기존 합성방식은 집전체 구조가 복잡하고 대면적일수록 전극촉매의 합성 불균일성이 두드러지게 발생한다. 이는 반응 활성 불균일성으로 이어져 성능감소 및 소재의 장기 불안정성을 초래하고 전구체 손실 또한 크다. 반면 연구진은 전구체가 집전체 구조와 상관없이 모든 표면에 균일한 농도 분포유지가 가능한 합성 장치 구현에 성공했다. 사용 전구체 손실을 최소화하면서 균일한 농도로 합성 가능한 최고 수준 전극 성능 결과를 얻었다.
정남조 박사는 “이번 전극소재 합성 기술의 개발로 수입 의존도가 크고 고가인 수처리 분야 전극 소재를 대체, 관련 분야 전극 소재 국산화 기술 개발에 큰 기여를 할 수 있을 것”이라며 “염분차발전 기술 세계선도 연구그룹 위상을 재차 확인할 수 있었다”고 밝혔다.