mecㆍviewer v1.4 :: [항공]160822_미래 항공용 고체산화물 연료전지(SOFC) 성능향상 연구동향

항공우주산업기술동향 14권 1호 (2016) pp. 57~69

http://library.kari.re.kr

에서 보실 수 있습니다.

기술동향

미래 항공용 고체산화물 연료전지(SOFC) 성능향상 연구동향

한창환*

, 김근배**2)

Research Trends of the Performance Improvement of

Solid Oxide Fuel Cell(SOFC) for the Future Aircraft

Han, Chang-hwan*, Kim, Keun-Bae**

ABSTRACT

A fuel cell is an energy conversion device that converts a chemical energy into an electrical

energy through an electrochemical reaction of a fuel with an oxidizing agent. Also the fuel cells
are called the technology of future energy and are environmentally‐friendly due to the no
combustion process of an internal combustion engine emitting environmental pollution materials
such as NOx and SOx, and lower noise and vibration. SOFC(Solid Oxide Fuel Cell) is a class of
fuel cells and the SOFC has advantages such as fuel flexibility, wide electrolyte choice, high
efficiency as compared to other fuel cells. But it has key technical issues due to its high operating
temperature (about 700~1,000℃ range) which results in long start‐up time and mechanical/chemical
compatibility of materials etc. In this study, the research trends of lowering the operating
temperature and performance improvement for the highest efficiency SOFC are presented.

초 록

연료전지는 연료를 산화제와 전기화학적으로 반응시켜 화학적 에너지를 전기에너지로 변환시

켜 주는 에너지변환장치이다

. 내연기관과 같은 연소과정이 없어 공해물질(NOx, SOx 등)을 배

출하지 않고

, 소음과 진동이 적어 친환경적이다. SOFC는 이러한 연료전지 중의 하나이며, 연료

선택이 자유롭고

, 전해질의 선택폭이 넓으며, 효율이 높은 장점을 지니고 있다. 그러나 고온(70

0℃~1,000℃)에서 작동되기 때문에 시동시간, 재료의 기계 화학적 적합성 등 해결해야 할 문제들
을 가지고 있다

. 본 연구에서는 현존 연료전지 중에서 효율이 가장 높은 고체산화물 연료전지

(SOFC)의 작동온도 저감 및 성능향상에 관한 연구동향을 제시하였다.

Key Words : Fuel Cell(연료전지), SOFC(고체산화물연료전지), Electrolyte(전해질), Electrode(전극),

Electro-Mechanical Reaction(전기화학적 반응), Power Density(전력밀도), Thermal
Activation(열적 활성화)

* 한창환, 한국항공우주연구원, 항공연구본부 항공구조연구팀

hanch@kari.re.kr

** 김근배, 한국항공우주연구원, 항공연구본부 엔진시스템연구팀

kbkim@kari.re.kr

한창환 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 57~69

1. 서 론

연료전지

(Fuel Cell)는 연료와 산화제를 전기화

학적으로 반응시켜 전기에너지를 생산하는 장치

라고 할 수 있다

. 일반적으로 연료전지는 수소를

연료로 하고 산소를 산화제로 하여 화학반응을

일으켜 발전한다

. 연료전지의 종류는 전해질에 의

해서 분류되며 알칼리 연료전지

(Alkaline Fuel

Cell), 인산형 연료전지(Phosphoric Fuel Cell), 용
융탄산염형 연료전지

(Molten Carbonate Fuel

Cell), 고체산화물형 연료전지(Solid Oxide Fuel
Cell, SOFC), 고분자 교환 막 연료전지(Polymer
Exchange Membrane Fuel Cell), 직접메탄올 연료
전지

(Direct Methanol Fuel Cell) 등으로 나눌 수

있다

연료전지의 이론적 최대 효율은

83% 정도인 반

면

내연기관은

58%이다[12].

미

에너지부

(Department of Energy)에 의하면 연료전지는 일
반적으로

40~60%의 에너지효율을 가진다[1]. 연료

전지의 연료로는 수소 외 천연가스

, 메탄올, LPG

(액화석유가스, 프로판가스), 나프타 및 등유 등을
사용할 수 있어 연료 확보가 용이하다는 장점도

있다

. 또한 연료전지는 화학에너지를 열에너지나

운동에너지를 거치지 않고 전기화학반응에 의해

직접 전기에너지로 변환시켜줌으로 효율이 높고

부산물로 물을 생성하므로 친환경적이고 질소산화

물

(NOx)과 이산화탄소 배출량 매우 낮다. 따라서

향후 전기비행기

, 전기자동차, 드론, 소형/고고도

무인기 그리고 항공용 보조동력장치

(APU) 등에 응

용에 적합하다

[9]. 여기서 고체 산화물 연료전지의

경우 보통

700~1,000℃에서 작동하며 전극

(Electrode)과 전해질(Electrolyte)이 모두 고체로 이
루어져 있어 구조가 간단하나 상용화가 어려운 이

유는 고온에서 안전성 문제이며 연료전지가 실용

화되기 위해서는

40,000시간 이상의 안전성을 확보

해야 한다고 한다

. 이 시간에 1%이하의 성능저하

가 있어야 이상적이라고 할 수 있는데 현재의 수

준은

1,000시간의 1%의 안정성을 보이고 있다[2].

따라서 안전성 확보를 위해 전극과 전해질 물질

선택을 비롯해 물질간의 반응

, 전극 마이크로구조,

물질 간의 열팽창률

, 밀봉재 선택, 연료 선택 그리

고 외부 장치의 효율적 제어 등의 기술적 문제를

해결하여야 한다

. 본 연구에서는 다양한 연료전지

중에서 효율이 가장 높은 고체산화물 연료전지

(SOFC)에 관해 작동온도 저감 등 성능향상을 위한
기술동향을 알아본다

2. 국내외 연료전지 개발 동향

연료전지의 개발은

1839년 영국의 W. Grove가

발전원리를 실험으로 제시한 이래

1962년 미국의

우주계획에서 제미니호의 전원으로 채택되어 최

초로 알칼리 연료전지가 실용화되었다

. 그리고

70년대 초의 오일 파동 이후 본격적으로 개발이
진행되어 현재 미국

, 일본, 유럽 등의 선진국에서

MW급 연료전지의 실용화를 목전에 두고 있다
[3].

2.1 일본

일본은 연료전지 기술이 상당한 수준에 이르고

있으며

1996에 3만kW의 연료전지(인산형)가 만들

어 졌고

, 1981년부터 에너지 절약기술개발계획

(Moonlight Project)의 일환으로 연료전지의 신뢰성
향상과 고효율화 기술의 개발을 추진하였으며 인

산염연료전지의 경우

1,000kW급 발전설비를 독자

적으로 개발하였다

. 현재는 200kW급 현장설치형의

상용화 연구에 매진하고 있다

. 현재 New

Sunshine 계획에 의한 자체 기술개발과 미국에서
개발된 시제품의 도입 및 운전실험을 통한 기술축

적을 병행하고 있다

[9].

2.2 미국

미국은

1962년 제미니 계획에 의해 우주 및 군

사용 알칼리 연료전지의 연구를 시작으로

1969년

미국 내의 가스회사가 주축이 되어 연료전지개발

프로그램

(TARGET)을 추진하였다. 이미 400kW 인

한창환 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 57~69

산형 연료전지를 개발하여 고정형 건물 등의 에너

지로 활용하고 있고

, 2MW급 스택형(8개 연료전지

연결

) 연료전지 플랜트가 실증을 위해 실험 중에

있다

[3].

2.3 유럽

유럽은

1986년 CEC(Commission of European

Communities), 이탈리아, 네덜란드에서 개발을 본
격적으로 추진해 왔으며

, 유럽에서의 연료전지 개

발은 미국이나 일본에 비해 뒤처진 분야는 해외

선진시스템을 도입해 사용하면서 기술을 확보하고

용융탄산염 및 고체전해질 연료전지는 자체적으로

요소기술 및 스택기술개발을 추진하는 전략을 가

지고 있다

2.4 국내

국내에서는

1985년 전력연구원과 에너지기술연

구원이 공동으로 연료전지에 대한 연구를 본격화

하였다

. 처음에는 인산형 연료전지의 스택만을 일

본으로부터 도입하고 주변시스템을 자체적으로

설계 개발하여 특성시험을 실시하고 메탄올 개질

기를 개발하여 이와 연계시험을 수행함으로서 기

초기술을 확보하였다

. 또한 1993년에는 국가선도

기술사업으로 시작한

7kW급 용융탄산염형 연료

전지를 한국전력

, 한국과학기술원, 삼성중공업이

공동연구로 개발에 성공하였다

. 또한 연료전지의

효율을 높이기 위해 물의 배출을 원활히 할 수

있는 분리판을 개발하여 고분자전해질 연료전지

의 전력밀도를

23% 향상시켜 연료전지의 부피를

줄이고 전력생산 비용을 절감할 수 있는 기술을

개발했다

[4]. 또한 SOFC의 고온작동에서 소재부

품의 안전성 및 고온내열소재사용으로 인한 사용

화 지연에 따른

IT-SOFC에 필요성 연구를 수행하

였다

[7].

3. SOFC의 작동원리 및 구조

3.1 SOFC 원리

연료를 전기화학적으로 반응을 일으켜 발생한

전자를 이용해 전기에너지를 만드는 에너지변환장

치인

SOFC에 대한 구조와 원리에 대하여 간단히

기술하고자 한다

. 여기서 프로톤‐교환 막 연료전

지

(Proton-Exchange

Membrane

Fuel

Cell,

PEMFC)는 연료로 수소의 공급을 필요로 하는데
이 전지는 프로톤 전도 전해질을 기반으로 하기

때문이다

. 그러나 SOFC는 기본적으로 연료를 산

화시켜 수소를 탄화수소

(Hydrocarbon)로 만든다.

그러기 때문에 이 전지의 전해질은 산소이온

(O2-)

을 이동시키는 세라믹 조밀 층

(Dense Layer)으로

되어있고

<그림 1>에서 보는 바와 같이 SOFC는

3개의 주요 요소인 고체산소이온(O2-)전도성 전해
질과

2개의 다공성 전극(양극과 음극)으로 구성되

어 있다

그림

1. LT-SOFC 스택 및 나노/마이크로 구조[1]

<그림 1>은 저배율로 본 스택(Stack)과 고배율로

본 나노

/마이크로 구조 전극의 고성능 저온‐

SOFC(LT‐SOFC)의 구조로 보여주고 있다. 비스무
트 산화물

(전해질 1)/산화세륨(전해질 2)의 2중층

전해질은 낮은 온도에서 효율적으로 저항 분극을

감소키고 있다

. 여과작용에 의한 나노구조 전극은

양극

(Cathode)에서 기하급수적으로 감소된 산소반

응속도

(Oxygen Reaction Kinetics)를 보상해주는

넓은 범위의 반응사이트를 제공하고 있으며 환원

온도에서 음극

(Anode)에서는 탄화수소 연료를 사

용토록 한다

. 전기화학반응을 <그림 2>와 같이 나

한창환 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 57~69

타낼 수 있다

그림

2. SOFC의 작동 원리[11]

양극

(+)에서는 공기로부터 얻은 O2가 환원되어

생성된

O2- 이온은 산소이온 전도성 전해질을 통

해서 음극

(-)로 이동하는데 여기서 그들은 기체연

료

(Gaseous Fuel)와 반응하여 열(Heat)과 물(H2O)

을 생성하고

, 탄화수소 연료의 경우에는 이산화탄

소

(CO2) 또는 일산화탄소(CO)를 만든다. 그리고

전자

e-가 외부회로(External Circuit)를 통해 양극

(+)극으로 이동하여 전류를 흐르게 한다.

3.2 SOFC 구조

<그림 3>은 단위전지 SOFC의 구조를 간단하

게 나타낸 것이다

. SOFC는 기본적으로 연결재

(Interconnect), 양극(Cathode), 음극(Anode), 밀봉
재

(Seal) 그리고 전해질(Electrolyte)로 구성되어

있다

그림

3. 평면 SOFC의 구조[5]

<표 1>은 고온, 중간온도 및 저온에서 각 구성

의 재료를 보여 주고 있다

구분

고온 SOFC

(900–1000℃)

중간온도

SOFC (700–900℃)

저온 SOFC

(500–700◦C)

음극(‐)

Nickel/fully stabilized
zirconia cermet

양극(+)

Strontium‐doped
lanthanum manganate
(LSM),

LSM‐fully stabilized
zirconia composite

Strontium-doped
lanthanum  manganate
(LSM),
LSM‐fully  stabilized
zirconia  composite

Strontium‐doped
lanthanum cobaltite,

Strontium‐doped
lanthanum cobaltite
ferrite

전해질

Scandia, yttria or ceria
fully stabilized zirconia

Scandia, yttria, or
ceria fully stabilized
zirconia

Gadolinia‐doped ceria

연결재

Doped lanthanum
chromite

Chromia based ferritic
stainless steel

표

1. 온도별 SOFC 사용재료

출처 : M.K. Mahapatra, K. Lu, Seal glass for solid oxide fuel cells[5]

이들을 간단히 설명하면 다음과 같다

. 양극(공기

극

)은 전극표면에 흡착된 산소가 해리 및 표면확산

을 거처

3상계면(Triple‐Phase Boundary, TPB)으로

이동하여 전자를 얻어 이온화되고 전해질을 거처

연료극으로 이동한다

. 음극(연료극)은 연료가 전기

화학적 산화반응을 일으켜 전자를 생성한다

. 전해

질은 산소 이온 전도가 일어나며 한 면은 공기와

다른 한 면은 연료와 접촉한다

. 연결재는 스택을

형성하는 핵심재료로 공기와 연료를 교차하지 않도

록 분리하는 역할을 한다

다중 전지

(Multiple Cell)는 각각의 전지들이 상

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호 전기 접촉과 가스 채널이 제공되도록 연결재

(Interconnect)를 통해 직렬로 결합되며, 이렇게 결
합된 연료전지가 스택

(Stack)이며, 이들 스택들은

휴대용

, 교통용 및 대형 발전용에 이르기까지 원하

는 전압과 출력이 제공되도록 직렬 및 평형형상으

로 구성할 수 있다

. <그림 4>는 단위전지(Single

Cell)에서 모듈에 이르기까지 낮은 온도 SOFC의
예상출력과 다양한 응용분야의 전력요구 다이어그

램을 보여 주고 있다

. 650℃에서 전력밀도 2W/cm2

를 가진다면

, 평면전지(10cm×10cm)는 약 200W의

출력을 가지며

50개의 평면전지로 구성된 한 스택

(10cm×10cm×10cm)은 10kW의 전력을 제공할 수
있고

, 10개의 스택으로 구성된 한 모듈은 100kW의

전력을 제공할 수 있다

. 각 출력에 대한 응용분야

를 살펴보면

, 200W의 평면 전지는 노트북이나 PC

용

, 5개의 평면전지를 구성된 1 kW의 전지는 군

통신기용 그리고

50개의 평면전지로 구성된 10kW

스택은 가정집 전기 및 자동차용으로 사용가능하며

또한

1모듈(10개의 스택) 100kW 전지는 호텔 및

대형 교통수단에 사용이 가능하다

그림

4. LT-SOFC 응용분야 전력요구 다이어그램[6]

4. SOFC 작동온도 저감 기술

4.1 작동 온도의 영향

SOFC 변환 기술의 개발 및 활용을 제한시켜 온

주요 문제는 높은 작동 온도이며

, 이로 인해 시동

(Start Up) 및 시동정지(Shout Down)사이클이 느
리고

, 높은 시스템 비용과 성능 저하를 가져 오며

휴대전지

(Portable

Power)

및

운송시장

(Transportation Market)에서의 적응성에 커다란
영향을 준다

. 과거 10년 동안 높은 작동온도로 인

해 발생하는 고비용을 줄이기 위한 방편으로 금속

연결재

(Interconnect)를 사용할 수 있도록 작동온

도를

650~800℃ 범위내로 낮추는 노력을 해 왔다.

SOFC의 작동온도를 650℃ 이하로 낮추면 전지의
연결재

(Interconnect)와 세라믹 실(Seal)에 대한 재

료의 선택폭이 넓어져 시스템 비용을 줄일 수 있

을 뿐만 아니라

, 주변기기(BOP : Balance of

Plant)1) 비용도 줄일 수 있다. 만약에 600℃이하로
작동온도를 낮추면 복사열전달

(Stefan-Boltzman

n)2)과 소결속도(Sintering Rate)가 기하급수적으로
떨어지며

, 단열비용과 주요 성능 저하를 줄일 수

있다

더욱 낮은

350℃이하의 작동온도에서는 저가의

스탬프 스테인리스 강

(Stamped Stainless Steel) 연

결재

, 캡톤 같은 탄성 중합체/고분자 실, 그리고

재고품 주변기기

(BOP)의 사용이 가능해진다. 또한

신속한 시동

(Start-up)과 반복 열 순환(Repeated

Thermal Cycling)도 가능하게 된다. 이러한 이점은
휴대전지와 교통응용에 중요한 파라미터가 된다

PEMFC가 수소 연료공급만을 필요로 하지만 많이
선택되는 것은

SOFC보다 매우 낮은 운용온도(약

100℃) 때문이라고 할 수 있다.

4.2 SOFC 효율

연료전지의 전체적인 효율은

(Fig. S2 and SOM

text) 열역학(이론적 개회로전위와 연료사용에 관
련된 달성된 전압

)과 동역학(분극 손실)에 좌우된

다

. 낮은 온도(전해질 전도성 및 전극 반응 역학과

관련하여

)에서 분극 손실의 증가는 매우 중요한

문제이며

, 과거 20년 동안 많은 제작사의 관심사

가 되어왔다

[6-4, 6-6].

탄화수소를 기반으로 하는 연료를 전기로 변환

하는 기술들 중에서

SOFC가 잠재적 효율

(Efficiency)면으로 볼 때 최고라고 할 수 있다. 독
자 적용의 경우

SOFC의 화학적 효율 대비 전기적

1) 동력원 주변에 동력시스템 패키지를 구성하는 보조 장치(수소․연료

전지 의미)

2) 온도가 올라감에 따라 4제곱으로 에너지양이 증가하기 때문에 물체의

온도의 작은 증가가 에너지의 엄청난 증가를 초래한다. 시그마×(온도)4.

한창환 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 57~69

효율을 보면

45~65%인데, 연료[6‐1, p.1‐20]의 저위

발열량

(LHV : Lower Heating Value)3)을 기준으

로 할 때

, 화학적 에너지를 기계적 일로 변환시

키는 내연기관

(Internal Combustion engine)의 2배

가 된다

[6‐2]. 결합 사이클(Combined Cycle)에서

SOFC

시스템을 이용한 열병합발전

(CHP

Combined Heat and Power) 응용이 많으며, 그것
은

85%이상 LHV의 효율에 달하는 전력효율을 가

지기 때문이다

[6‐3, p.13, 7‐1].

작동온도를 줄이기 위한 이유는 최대 이론적

효율

(Maximum Theoretical Efficiency)을 높일 수

있기 때문이다

. 내연기관이 카르노 순환4) 온도에

종속되는 것과는 달리 이론적 연료전지효율

(Theoretical Fuel Cell Efficiency)은 온도가 감소
함에 따라 효율이 증가한다

. [그림 S1 및 지원 온

라인 자재 교재

(SOM Text)]. 예를 들어, 연료로

CO를 사용하는 SOFC의 최대 이론적 효율은 90
0℃에서 63%이고 350℃에서 81%로 높아진다. 일
견 이러한 이유 때문에

PEMFC가 낮은 운용온도

에서

SOFC보다 더 효율적인 것처럼 보일 수 있

지만 그것은 전체 시스템 효율에 기여하는 두 가

지의 중요한 역할

(Contributors)을 간과했기 때문

이다

첫째

, PEMFC는 오직 수소만을 연료로 사용해

야 한다

. 따라서 탄소화합물을 연료로 사용하기

위해서는 개질을 하여 수소만을 분리해서 연료로

사용되어야 함으로 시스템 전체의 전력효율은 떨

어진다

. 즉 수소연료의 생성 공정에 효율이 종속

되기 때문이다

. 요즈음 생산된 모든 H2의 대부분

이 탄화수소 원료

(주로 CH4)로부터 얻어짐으로 증

기개질

(Steam

Reforming),

촉매 부분 산화

(Catalytic Partial Oxidation), 수성가스전환(Water
Gas Shift) 그리고 막 분리 또는 선택적 산화반응

3) 저위발열량은 고위발열량에서 연소가스 중에 함유된 수중기의 증발

열을 뺀 것을 말한다. 액체 상태에서 기체 상태로 위상 변화를 시
키기 위해서는 수분의 증발열이 필요하게 된다. 이와 같이 수분의
증발열을 뺀 실재로 효용이 되는 연료의 발열량을 저위발열량이라
고 한다.

4) 1824년 프랑스의 카르노에 의해서 고안된 이론적 열 사이클. 열에

너지를 기계적인 일로 변환하는 최선의 프로세스이고 이 이상의 효
율을 가지는 프로세스는 존재 하지 않는다[자동차용어 큰사전]

(Preferential Oxidation)과 같은 부수적인 외부 프
로세스가 필요하다

. 이와 같은 각각의 공정 단계

는 전체적 시스템 효율을 떨어뜨리는 열역학 페널

티를 가진다

[6‐5]. 또한 PEMFC는 낮은 온도 [‐S1]

에서

H2보다 CO의 높은 이론적 연료전지 효율을

이용할 수 없다는 것이다

. 반면에 SOFC는 연료선

택이 자유롭고

CO의 경우도 개질과정이 필요 없

어 크기가 작고 열효율도 높다

. 즉 CO는 SOFC의

연료가 될 수 있지만 수소만을 연료로 사용하는

PEMFC의 연료가 될 수 없다.

둘째

, 모든 주요 전지분극손실은 열적으로 활성

화되기 때문에 낮은 온도에서 반드시 더 높은 시

스템 효율을 가져오지는 않는다

. 이와 같이 획득

된 효율과 이론적 효율 사이의 차이는 온도가 낮

아짐에 따라 증가한다

4.3 작동온도 저감 연구

모든

SOFC 사용재료는 전해질의 화학적 및 열

기계적 안정성을 고려해서 결정된 전해질의 선택

에 좌우된다

. 대부분의 SOFC는 지르코늄5) 전해질

(zirconia‐based electrolyte)로서 안전성이 우수하
기 때문에 일반적으로는 이트륨 안정화 지르코늄

(YSZ : Yttria‐stabilized zirconia)이 사용된다. 이
전해질은 좋은 산소이온 전도체이기는 하지만

<그

림

5>에서 보는바와 같이 최상의 전도도는 아니다.

이와 같이

SOFC는 전해질의 저항분극(Electrolyte’s

Ohmic Polarization)을 줄이기 위해 전해질‐지지
연료전지

(Electrolyte‐Supported Cell)에서 전극‐지

지 연료전지

(Electrode‐Supported Cells)로 변천되

었다

전형적으로

음극‐지지

전지

(Anode‐

Supported Cells)는 전해질이 상당히 얇으며[6‐7]
SOFC의 작동온도를 중간온도(IT)범위까지 줄이려
는 시도였다

5) 고온에서 산소이온이 자유롭게 이동할 수 있으므로 연료전지의 분

리막으로 사용된다.

한창환 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 57~69

그림

5. 다양한 SOFC의 이온 전도도 비교[6]

<그림 5>는 안정화된 비스무트 산화물(ESB :



 O  , DWSB : D y



 B i  O  )은

도프 산화세륨

(GDC: Gd Ce O, SNDC :

 N d C e O )과 안정화된 지르코늄

(YSZ : Y  Zr O)의 전도도과 비교할 때
강력한 이온 전도도를 보여주고 있다

. 1볼트(V)의

전형적 개방회로 전위

(OCP

Open‐Circuit

Potential)6)에서 1W/cm2의 목표 전력밀도를 얻기
위해

0.25Ω‐cm2 이하(단순 선형 전류-전압 거동을

기준으로

)의 전면적 비저항(Total Cell Area‐

Specific Resistance, ARS)7)이 필요하다. 전지의 전
면적 비저항의

60%가 전해질(0.15Ω‐cm2)의 저항

에 의한 것으로 가정하면

, 150‐μm YSZ 전해질에

서 목표 면적비저항

(ASR)을 획득하는데 950℃의

높은 운용온도가 필요하다

. 그리고 500℃에서 운

용하기 위해서는

1μm보다 얇은 두께의 전해질이

필요하다

[6‐8]. 따라서 얇은 필름 전해질(Thin-Film

Electrolyte)을

만드는데

다양한

침착기술

(Deposition Technology)이 사용되어 왔다[6‐9~6‐

6) 개방회로에서 저항이 하나도 안 걸린 회로의 포텐샬, 전류를 0으로

하여 측정한 전압(기전력을 말함)

7) 면적고유저항으로 표준면적의 도체가 갖는 전기저항으로 비저항

(Specific Resistance)이 클수록 저항도 커진다.

11]. 예를 들어 Prinz Group이 최근에 100‐nm 전
해질을 가진

50‐nm YSZ와 50‐nm 산화 가돌리늄

도프 세륨

(GDC) SOFC의 2중층 구조전해질을 제

조해

400℃에서 400mW/cm2의 피크 전력 밀도

(Peak Power Density)를 달성했다[6‐12]. 낮은 온
도

(비록 Pt 전극을 사용했지만)에서 극도로 작은

분극손실이 있음을 입증할 수 있었다

. 그러나 이

것은 실리콘 웨이퍼

(Si Wafer)의 반도체 공정(예

Sputtering)8)으로 만들었으며 활성 면적(240μm x
240μm)을 근거로 했다. 각 SOFC 당 최대출력은
0.23mW에 불과했다. 이 방법들은 극소형 SOFC
생산에 적합하지만

, 대형 SOFC(kW~MW)를 대량

생산하는데 확장

-축소 및 비용-효과면에서 적합하

지 않다고 판단했다

. 오히려 대형 제조를 위한 실

제적인 관점에서 보면 재래식 다중 층 두꺼운 필

름 세라믹 공정

(예, 테이프 캐스팅)이 더 적절하

다

. 이들 공정은 최소한 10μm의 두께를 가져야

하며

, YSZ의 경우에는 운용온도가 700℃이상으로

제한된다

. 따라서 낮은 온도(LT)에서 SOFC 연료

전지를 운용하기 위해서는 전해질이 높은 전도도

를 가질 때 가능하다

지금까지 여러 대안의 전해질들이 연구되어 왔

는데

[6‐13] 그중에서 Aliovalent‐doped Ceria와

Isovalent‐Cation‐stabilized bismuth oxides는 낮은
온도에서의 강력한 이온 전도성을 가지고 있다

<그

림

5>. 예를 들어 500℃에서 10μm 두께 YSZ,

GDC 및 에르븀‐안정화 비스무트 산화물(Erbia‐
Stabilized Bismuth Oxide, ESB)의 ASR는 각각
1.259Ω‐cm2, 0.143Ω‐cm2 그리고 0.037Ω‐cm2이다[6
‐

14]. 이와 같이 동일한 두께 및 온도에서 도프 산

화세륨

(Doped Ceria) 및 안정화 비스무트 산화물

은

YSZ와 비교할 때 10~100배까지 저항손실을 각

각 줄일 수 있다

. 환원 연료 상황에서 전자 전도

성을 띠는 산화세륨

(CeO2) 전해질과 금속 비스무

트

(Bi)로 분해되는 삼산화비스무트(Bi2O3) 전해질을

가지고 더 높은 전도도를 달성하려면 낮은 열역학

8) 목표물 표면에 막의 형태로 부착하는 기술. 세라믹이나 반도체 소

재 등에 전자 회로를 만들기 위해 고진공 상태에서 고체를 증발시
켜 박막(Thin Film)이나 후막(Thick Film)을 형성하는 경우에 사용된
다.(TTA 용어사전)

한창환 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 57~69

적 안정성의 희생이 따라야 한다

. CeO2 전해질에

서 누설전류는

OCP를 감소시키며 효율의 감소[8]

를 가져온다

. 이러한 문제를 극복하기 위해서 <그

림

6>에서 보는 바와 같이 기능적으로 세륨/비스

무트‐산화물

2중층 전해질을 제안했는데, 여기서

양극

(산화제)상의 ESB 층이 높은 전도율(전체 전

도도 대 이온의 비

)때문에 GDC를 통해 누전전류

를 막아 주는 반면

, 음극(연료극)에 있는 GDC 층

은

ESB 층이 분해되는 것을 막아준다. 이러한 시

너지 구조를 사용하여

, 자체 SOFC 응용에 대해

안정성은 충분하지 않지만 매우 전도성이 높은 두

전해질로 거의 이론적

OCP에 근접한 값을 얻을

수 있음을 보였다

[6‐17]. 게다가 2중층 전해질은

1,400시간 동안의 시험에서 안정적이며 계면 상
형성

(Interfacial Phase Formation) 또는 열적 불일

치

[6‐18]의 징후(층간 열팽창계수의 차이로 인한

균열

)가 없음을 보여줬다.

그림

6. 산화세륨/비스무트 산화물 2중층의

계면산소분압상의 상대두께 효과

[6]

얇고 상당한 전도성을 가지는 전해질에서 온도

의 감소는 전극분극손실

(Electrode Polarization

Losses)을 가져온다. 예로 약 10μm 두께 음극(‐)‐
지지

GDC 전해질에서 비저항 전극 ASR (0.036

Ω‐

cm2)는 650℃에서 총전지 ASR의 약 41%에 불

과하지만

450℃에서는 약 73%(0.48Ω‐cm2)까지 증

가된다는 것을 알 수 있다

[6‐19]. 더욱이 양극(+)의

산소환원반응

(Oxygen Reduction Reaction)의 열

활성화 운동이 낮은 온도에서 주요 전압손실의 메

커니즘이 되는 양극

(+) 분극(Cathode Polarization)

이 일어난다

. 최근에 상기 개념을 음극(‐)‐지지 전

지에 접목시킨 사례가 있다

. 여기서 음극(‐)‐지지

전지는 새로 개발된 고성능 비스무트 루테늄 비스

무트 산화물

(Bismuth Ruthenate Bismuth Oxide,

BRO7-ESB) 복합재료 양극(+)으로 된 얇고 조밀한
GDC(약 10μm)/ESB(약 5μm) 2중층 전해질이다.
특히

650℃에서 2W/cm2까지의 높은 전력 밀도

(high power density)를 갖는다[6‐20]. 이것은 지금
까지

LT-SOFC로서 최상의 전력 밀도(Power

Density)이며, 단일 층(약 10μm 두께) GDC 전해
질로 된 동일전지 전력밀도의

2배가 된다<그림

7>. 그리고 OCP의 증가와 양극(+) ASR의 현저한
감소

(약 40%) 결과를 가져왔다.

그림

7. 전해질의 총 두께와 두께비의 효과[6]

<그림 7>은 650℃에서 전류‐전압 거동과 전력

밀도를

나타내며

GDC

단일층

(일점쇄선)과

ESB/GDC 2중층(실선) 전해질, 음극은 30% H2수
소이고 양극은 건조공기 극이다

. ESB/GDC 2중층

전해질

650℃에서 전력밀도 2W/cm2에 이르는데,

이것은 보다 높은

OCP와 양극(+) 분극의 감소 때

문이다

. 전도성이 좋은 DWSB/SNDC 2중층 전해

질의 전체 두께 그리고 두께비의 조절로

OCP(1V)을 증가한다면, 투사된 최대전력밀도(점
선

)는 같은 조건에서 3.5W/cm2를 보이고 있다. 아

한창환 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 57~69

직 최적화되지 않은 전극과 전해질 마이크로 구조

의 성능 개선에 대한 예를 들어 보면

, 고정 설치

용

SOFC 장치의 상용화 선두주자라고 할 수 있는

볼륨 에너지 사

(Bloom Energy)9)는 지르코늄‐기반

SOFC (Zirconia‐Based SOFC)로 약 900℃에서
0.2W/cm2의 전력밀도(Power Density)를 달성했다
[6‐21, 6‐22]. 현재 그 LT-SOFC 전력밀도는 250℃이
하의 낮은 온도에서

10배 이상이며 이로 인하여

상당한 비용 절감과 동시에 더욱 높은 에너지 효

율을 달성할 수 있다는 가능성을 보였다

. 휴대용

및

교통

응용

소프트웨어

(Portable

And

Transportation Application Software)용으로는 부피
및 중량전력밀도

(volumetric and Gravimetric Power

Densities, W/kg)10)는 연료전지의 중요한 성능 측
정기준이 된다

. 지르코늄‐기반 LT-SOFC의 총 두

께는

0.5mm이고 연결재(Interconnect) 두께는

1.5mm이었다.

면적전력밀도

(Areal

Power

Density) 2W/cm2를 기준으로 스택(Stack)의 부피
전력밀도와 중량전력밀도는 각각

10W/cm3와

3kW/kg[8‐S3]이며 내연기관(Internal Combustion
Engine)의 일반적인 전력밀도보다 높다. 더욱이
액체 탄화수소 연료를 쓰는

SOFC와 내연기관은 본

질적으로 동일한 비에너지

(Specific Energy)를 가

지며 연료 중량당 약

1kWh/kg의 에너지를 가진

다

[6‐23]. 이와 같이 LT-SOFC는 본질적으로 내

연기관과 같이 동일 전력과 에너지 밀도

<그림 8>

를 가지기 때문에 앞으로 자동차 분야로 전환도

가능하다

. 예를 들어 잠재적으로 재래식 연료

(Conventional Fuel)로 작동하는 플러그-인 하이브
리드 전기자동차

(PHEV)의 주행거리 확대장치

(Range Extender)에 응용될 수 있으며 <그림 4>
에서 보는 바와 같이

10‐kW 스택(Stack))은 10cm

모서리로 된 작은 입방체에 불과할 것이다

9) 블룸에너지사란 미국의 벤처회사, 전력회사로부터 전선을 통해 전

력을 공급받을 필요 없이 가정에서 자체 발전소를 갖추고 필요한
전력을 공급받을 수 있는 시대 도래, 블룸박스의 화학반응(연료를
공급받고 주위 산소를을 흡수) 이용하여 전기 생산.

10) 단위부피당 전력용량, 단위중량당 전력용량(비출력)

그림

8. SOFC와 에너지저장장치의 비에너지

대비 비전력 비교

[6]

또한

YSZ-기반 전지[6‐7, 6‐24]를 가지고 800℃에

서 약

2W/cm2 전력 밀도를 달성했다는 것은 주

지해야만 한다

. 사이즈는 단추 크기만 한 전지시

험에서

연결재

계면저항

(Cell

Interconnect

Interfacial

Resistances),

열

구배

(Thermal

Gradients), 그리고 많은 연료 사용(Higher Fuel
Use) 등과 같은 손실이 발생했다. 그러나 비록 이
러한 부수적 손실이 있었지만 기술발전 가능성을

보였다

5. SOFC 성능향상 연구

상기에서 기술한 바와 같이

650°C의 온도에서

높은 전력 밀도를 갖는

LT-SOFC는 고정용 발전

응용

(Stationary Applications)에 적합하다고 볼 수

있다

. 그러나 전력 밀도의 향상, 작동 온도의 감

소는

2중층 전해질 두께(Bilayer Thickness)를 최적

화하고 보다 높은 전도성 전해질의 제조 그리고

침윤 나노구조 촉매 활성화 전극의 설계를 통해

달성할 수 있다

5.1 전해질 층의 최적화

면적비저항

(ASR)을 증가하지 않고 OCP를 높

이기 위해서는 전해질 층을 최적화해야 한다

2W/cm2 전지에 층(Layer)을 추가함에 따라 OCP
가 증가되지만

[6‐20], 전해질 층의 전체 또는 상

대두께가 최적화되지 않아 완전한 이론값을 얻지

한창환 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 57~69

못하고 있다

. GDC와 같은 혼합 이온 및 전자 혼

합 전도

(Mixed Ionic and Electronic Conducting,

MIEC) 전해질 층은 두께의 감소에 따라 누설전
류

(Electronic Leakage Current)가 많아지는데 그

결과로

OCP가 더욱 낮아지게 된다. 여기서 전해

질 두께를 더 얇게 하면

ASR는 줄지만 두껍게

하면

OCP가 증가됨으로 이를 잘 절충하여 전해

질 두께를 최적화해야 한다

[6‐25]. 2중층 전해질

의 경우

, 개방회로전위(OCP)는 구성 층의 상대두

께에 매우 의존적이며

, ESB 상대적 두께[6‐26]에

따라 증가한다

. <그림 9>에서 보는 바와 같이 음

극

(‐)‐지지 전지(Anode‐Supported Cell)의 OCP에

관한

ESB/GDC 2중층 두께의 효과의 연구를 통

해 전체 두께와 두께비를 변경하여

500℃에서 이

론값에 근접한

OCP(약 0.95 V)를 얻었으며, 보다

높은

OCP 및 효율은 전체 전해질을 더 두껍게

하고 비스무트 산화물 두께를 상대적으로 얇게

함으로서 달성될 수 있음을 보여 주었다

. 그러나

두께에 따른 면적비저항

(ASR)이 증가되지 않도록

하려면 더욱 좋은 전도성 전해질을 사용해야 한

다

. 이온 전도(Ion Conduction)에 대한 기초를

20년 동안 수행한 연구를 기반으로 해서[6‐27],
코발트

-도프 안정화 비스무트[Dy0.08W0.04 Bi0.88

O1.56 (DWSB)]로 최상의 전도성 고체 산화물 전
해질을 개발하였는데

, 그것은 500℃에서 ESB보다

4배 높은 전도도를 보였다[6‐14]. 사실 350℃에서
10μm 두께 DWSB의 면적비저항(ASR)은 0.6Ω

cm2에 불과하여 SOFC를 작동할 수 있는 충분히

낮은 저항이다

. Andersson et al.[6‐28]의 분자운

동 시뮬레이션 연구를 통해 얻은 접근법 및 통찰

력을 이용하여

550℃에서 GDC 보다 약 30% 증

가한 전도성의 코발트

-도포 산화세륨 전해질

[Sm0.075Nd0.075Ce0.85O2‐δ (SNDC)]이 개발되었다[6‐
29]. <그림 4>에서 새로운 전해질의 전도성을 가
지는

ESB, GDC 및 YSZ와 SNDC를 비교하고 있

다

그림

9. ESB/GDC의 온도 및 두께(비) 별

OCP 비교[6]

650℃에서 작동하기 위해 그 온도에서 전해질

ASR에 영향을 주지 않고 각각의 전해질 두께를
증가시키기 위해

ESB 대비 1.9배 더 높은 전도성

DWSB 전해질과 GDC 대비 1.4배 더 높은 전도
성

SNDC

전해질

[6‐29]을 사용할 수 있다.

2W/cm2 SOFC는 14‐μm 두께 ESB/GDC (4:10
두께비율

) 전해질로 되어있다[6‐20]. 이것을 21‐μ

m 두께 DWSB/SNDC (7.5:13.5 두께비)의 전해질
로 만들어 면적비저항

(ASR)의 변화 없이 개방회

로전위

(OCP)를 상당히 증가시킬 수 있었다. 더욱

이

650℃에서 SNDC와 비교해 12배 더 높은 전

도성

DWSB를 고려하여, 7.5에서 22.5‐μm로

DWSB의 두께를 증가시키면 저항 ASR가 9% 정
도가 증가하며

, 반면에 전체 2중층 두께는 36‐μ

m로 증가한다.

전체 분극

(polarization)의 증가 없이 OCP를 1V

까지

증가시키는

결과는

<그림 7>에서

DWSB/SNDC에 대해 투사된 바와 같이 최대 전
력밀도에 상당한 영향을 준다

. 그러나 평행전류

(Parallel Electronic Current)를 블로킹(Blocking)하
여 개방회로전위

(OCP)를 증가시키면 차단된 소량

의 전류

(Electronic Current)가 흐르게 되어 전지

ASR를 증가시키게 된다. 온도가 감소함에 따라,
산화세륨‐기반 전해질

(Ceria-Based Electrolyte)은

이온 전도성이 전자 전도보다 지배적인 영역의 전

한창환 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 57~69

해질 영역을 가지며 그리고 비스무트 산화‐기반

전해질은 환원조건

(Reducing Conditions)하에서

더 높은 열역학적 안정성을 가진다

. 이와 같이 낮

은 온도에서

DWSB/SNDC 이중층(DWSB/SNDC

bilayer)을 사용하여 이론적 OCP를 얻는 것은 보
다 얇은 전체 전해질과 보다 높은 상대 비스무트

산화물 두께를 조절함으로서 이룰 수 있으며

, 온

도의 감소에 따라 저항을 감소시킨다

. 사실, 산화

비스무트

(Bi2O3) 분해(Decomposition) PO2는 650℃

에서

10−11.9 기압(atm)에서 350℃에서 10−22.1

기압

(atm)까지 감소된다. 후자는 전형적인 음극‐연

료 산소분압

(Anode-Fuel PO2)과 비교할 수 있으

며 이와 같이

DWSB는 낮은 ASR(Low AR)과 단

위전달률

(Unity Transference Number) 양쪽의 장

점을 사용하기 위해서

350℃에서 단일층(Single

Layer)으로 사용이 가능하다.

5.2 전극 마이크로 구조 최적화

온도감소에 따라 면적‐비 전극 반응속도

(활성화

분극

, Activation Polarization)가 지수 적으로 감소

되는 것은 촉매 상

(Phase)의 유효 입자 지름을 마

이크로

(10-6)에서 나노(10-9) 영역으로 이동시킴으로

서 상쇄될 수 있는데

, 3차원 3상 계면경계(TBP)11)

밀도

[(10−6/10−9)3 = 109]를 환상적으로 증가시

키고 그리고 비례적으로 활성화 분극을 감소시킨

다

. 그것은 주요 성능저하 메커니즘을 손상시키지

않고 이들 나노구조 전극을 안전하게 만들어 주는

환원운용온도

(Reduced Operating Temperature)이

다

. 그러나 이 분자크기 축소는 전극의 저항과 농

도분극화에 영향을 주는 이온

/전자 그리고 기상

전도 경로

(Gas Phase Conduction Path)의 전파에

부정적인 영향을 주지 않도록 하여야 한다

. 그러

므로 나노 구조 양극

(+)은 선구물질 용해

(Precursor Solution)를 다공 이온‐전자 전도대
(Scaffold)에 침투시키는 방법으로 제조해 왔다[6‐
30]. 예를 들어, Zhi et al.의 최근 논문은 나노 섬유
YSZ 전도대(Scaffold)에 La0.8Sr0.2MnO3 (LSM)을 침

11) 가스, 전해액 및 촉매가 동시에 접촉하는 계면(예. LSM/YSZ/Air)

투시켜 전통적으로 혼합

LSM12)‐YSZ 양극(+)과 비

교해서

70~90% 양극분극화의 감소 효과를 입증하

였다

. 더욱이 침투방법은 600℃이하의 온도에서

낮은 분극화 및 안정화의 결과를 가져온다는 사실

도 확인했다

[6‐31]. 온도를 더욱 더 낮추기 위해서

촉매

, 고체상태 그리고 기공 전달 역할을 포함한

전극 분극에 대한 다양한 기계적 역할을 해결하기

위해 다각면의 다양한 전문 분야 접근이 필요하

다

. 가스 확산용 굴곡/다공성, 가스 흡착/표면 확

산을 위한 고상 표면적

, 전하 이동 반응을 위한

TPB에 대한 양극 마이크로 구조를 정량화하기 위
하여 집적 이온 광선

(Focused Ion Beam)과 주사

전자 현미경

(Scanning Electron Microscopy)을 전

기화학적 임피던스 분광학과 결합해 전하‐이동 저

항과 전형적인 랜덤 다공 전극구조에서

TPB의 길

이 사이의 직접 로그관계식

(Direct Logarithmic

Relationship)을 얻을 수 있었다[6‐33].

이질성 촉매 기술

(Heterogeneous Catalysis

Technique)을 이용하여(산소동위원소 18O‐교환),
LSM과 같은 양극(+)재료가 쉬운 산소(O2)의 해리
흡착성을 가지며 격자결합단계에 의해 속도 제한

이 된다는 것을 입증하기 위한 산소표면 반응속

도상수

(Kinetic Rate Constant)와 기계적 성과를

얻었다

. 여기서 La0.6Sr0.4Co0.2 Fe0.8O3(란탄‐스트론

튬‐코발트‐산화철

, LSCF)는 급속한 결합을 보였으

며 산소 표면 접촉면에 의해 제한된다

[6‐34]. 마이

크로 구조 분극의 결과와 함께 이들 반응속도 기

계적 성과는 낮은 온도에서의 운용을 위한 복잡

하면서 미세한 전극을 설계할 수 있는 능력을 제

공한다

5.3 기술 전망 및 항공분야 응용

SOFC 연료의 유연성은 연료의 선택과 운용온도

에 좌우된다

. 고정‐분배 발전용을 위해 700℃이상

에서 재래

Ni‐YSZ 서밋 음극(Cermet Anode)의

12) 고체산화물 연료전지는 작동온도가 낮아지면 LSM의 이온전도능력

이 떨어져 LSM 음극의 전극촉매는 3상계면에 국한되며 전기화학
적 축매 활성이 급격히 떨어져 중간온도에서 SOFC의 응용이 제
한된다.

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천연가스를 내부적으로 개질하는 능력은 잘 시현

되었다

. 공교롭게도 보다 낮은 온도에서 Ni‐YSZ

음극은 열 순환 중에

Ni이 NiO로 산화됨과 동시

에 탄소 침적

(Carbon Coking)과 황 피독(Sulfur

Poisoning)으로 인해 성능저하를 가져온다[6‐35].
그러나 탄화수소 연료

[Ni‐YSZ 음극[6‐36] 및 Cu‐

CeO‐YSZ 합금[6‐37]과 같은]로 직접 작동할 수 있
고 탄소침적 및 황피독에 대한 내성을 높일 수 있

음이

입증된

CeO2

‐기반 음극이 사용된다.

La0.4Sr0.6Ti1-xMnxO3[6‐38] 와 Sr2Mg1-x MnxMoO6-[6‐
39]과 같은 세라믹 음극이 개발되고 있는데 왜냐
하면 그것들은 열 사이클링 중에 금속

/금속‐산화

물 상변환

(Ni/NiO)이 일어나지 않기 때문이다. 그

러나 탄소 침적 및 황 피독에 대한 내성을 보이

나 지금까지는 불충분한 전자 전도성 및

/또는 낮

은 전자 촉매 탄화수소 산화활동으로 인해 성능저

하를 가져오고 있다

. 온도가 감소함에 따라 탄소

침적은 외부개질과 상쇄될 수 있다

. DWSB/SNDC

2중층 전해질은 적절한 전극이 개발된다면 SOFC
작동온도를 쉽게

350℃까지 낮출 수 있다.

현재 항공분야에서

SOFC는 일부 제한적으로 적

용되고 있으나

, 기술발전과 더불어 작동온도가 낮

아지고 성능이 향상되면 응용분야가 증가할 것으

로 전망된다

. 대표적으로 대형여객기 제작업체인

Airbus와 Boeing은 항공기 보조동력장치(APU)에
SOFC를 적용한 하이브리드 방식으로 효율을 높이
는 기술을 개발하고 있으며

, 향후 소형항공기에

적용하기 위한 시도가 가시화될 전망이다

. SOFC

의 항공기 적용은 연료소모율 감소와 더불어 유해

한 배기가스를 저감시킴으로서 미래 친환경 고효

율 항공기 개발에 기여하게 될 것이다

[9].

6. 결 론

연료전지는

“미래의 에너지”로 각광을 받고 있

으며

, 각계에서 많은 연구가 진행되고 있다. SOFC

는 현재까지 효율이 가장 높지만 고온에서 작동되

기 때문에 재료의 선택이 용이하지 않으며 제조

및 운용비용이 많이 든다

. 이러한 기술적 문제의

해결을 위해 작동온도를 낮추고 성능을 향상시키

기 위한 다양한 연구들이 수행되고 있다

. 본문에서

언급했듯이

SOFC연료전지의 연결재의 소재선택,

전해질의 개발 및 전극의 마이크로 구조의 조절

등으로 낮은 온도에서도 고온에서와 같이 효율성

을 갖도록 하는 연구가 진행되어 왔다

SOFC는 고정 발전용 전지에서 휴대전지

(Mobile Power)에 이르기 까지 전력 밀도, 연료선
택

, 열 사이클링 그리고 시스템 비용과 같은 사용

자 요구사항 여하에 따라 운용온도를

650℃에서

350℃의 범위까지 낮출 수 있을 것으로 기대되며
잠재력이 매우 크다

. 특히 휴대전지와 교통용으로

사용하기 위해 작동온도 저감을 통한 신속한 시동

뿐만 아니라 저렴한 스탬프 스테인리스강을 연결

자의 재료로 사용하고 탄성밀봉재

(Seal)를 적용할

수 있다

. 한편, 이러한 SOFC의 친환경적 특성과

에너지절감효과가 높음에도 불구하고 기술적 난이

도가 높아 아직 본격적인 상용화가 지연되고 있는

실정이다

. 그러나 탄화수소 기반 에너지 기간산업

속에 살고 있는 한

SOFC의 적용과 성능향상은 선

택이 아닌 필수적이며 향후 가정용

, 산업용은 물론

항공분야까지 응용이 확대될 것으로 전망된다

참고문헌

1. U.S Department of Energy, Energy Efficiency

and Fuel Cell Technologies Program, 2011.

2. ECERA‐POSTEC‐Fuel Cell Research Center,

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