그러나, 박막 전해질-전극 접합체 제작이 매우 어렵고 고온 공정 중 열화로 인해 급격한 물성저하가 발생하기 때문에 상용화 가능성이 요원했다.

이종호, 지호일 박사팀(KIST)은 신동욱 교수팀(한양대학교)과의 협업을 통해 프로톤 세라믹 연료전지의 성능을 극대화하는 동시에 상용화가 가능한 수준의 대면적 전지를 제조할 수 있는 공정기술 개발을 추진하였다.

이 과정에서 전해질-전극 접합체 구조의 열처리 과정 중 전해질이 치밀해지는 원리를 세계 최초로 체계화하였고, 이를 응용하여 공정 온도를 획기적으로 낮출 수 있었다.

또한, 연구진은 추후 상용화를 고려하여 실제 양산공정에 쓰이는 대면적 스크린 인쇄법과 단시간 저온 열처리가 가능한 마이크로파 공정을 활용함으로써 경제성을 확보하였다.

5μm(마이크로미터, 십 만분의 1cm) 두께의 전해질로 구성된 5x5cm2 크기의 대면적 프로톤 세라믹 연료전지는 기존 결과에 비해 10배 이상의 높은 출력을 나타냈으며, 실제 연료전지 사용 환경과 유사한 측정 시스템에서 세계 최고 수준의 출력성능을 검증하였기에 그간 요원하게만 느껴졌던 프로톤 세라믹 연료전지의 상용화 가능성을 보여주었다는 것이 괄목할 만한 성과로 인정받고 있다.

이종호 박사는 “태양광․풍력 등 재생에너지 발전은 기상․기후의 가변성으로 전력 손실이 발생하게 되는데, 이번 연구결과를 연료전지의 확장 분야인 ‘에너지저장’에 적용하면 재생에너지의 활용도를 높이는데 획기적인 기여를 하게 될 것”이라고 밝혔다.

이 연구는 과기정통부 기후변화대응기술개발사업의 지원을 받아 수행되었다.