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양방향 운전이 가능한 kW급 고체산화물 연료전지 시스템

Korea Institute of Energy Research

한국에너지기술연구원 (KIER)

에너지저장

양방향 운전이 가능한 kW급 고체산화물 연료전지 시스템

하나의 셀로 수소 생산과 발전을 모두 수행하는 가역형 고체산화물 전지 기술입니다.

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기술의 개요

  • 재생에너지의 간헐성을 보완하는 고체산화물 전지 기반 양방향 에너지 시스템

  • 잉여 전력은 수소로 저장하고(SOEC), 필요할 때 저장 수소를 다시 전기로 전환(SOFC)

  • 하나의 시스템으로 수소 생산과 전력 생산을 모두 수행 가능

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기술의 구성

  • r-SOC 스택 : 수소 생산(SOEC)과 발전(SOFC)을 양방향으로 수행하는 핵심 전지 스택

  • Hot Module : 스택, 버너, 열교환기, 단열 케이스로 구성된 고온 운전 모듈

  • Cold BOP : 공기·수소·증기 공급, 전력 공급, 응축수 회수 등 보조 설비

  • 제어·열관리 시스템 : 운전 전환, 온도, 유량, 전력 제어를 통합 관리

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기술의 특장점

  • 균일한 온도 유지로 안정적인 양방향 운전 구현

에어 오픈형 Counter-flow 스택 구조를 적용하여 공기와 연료 흐름을 효과적으로 제어하고, SOEC/SOFC 모드 전환 시에도 스택 내부 온도 분포를 균일하게 유지 → 고온 운전 안정성과 시스템 효율을 향상

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  • 산소 배출이 쉬운 셀 구조로 내구성 향상

Infiltration 공정 기반의 Open-pore 촉매 셀을 적용하여 수소 생산 모드에서 발생하는 산소가 원활하게 배출되도록 설계→ 공기극 박리와 성능 열화를 최소화하고, 장시간 운전 안정성을 높임

* infiltration 공정 : 촉매 물질을 전극의 미세한 기공 안으로 스며들게 넣는 공정

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TRL 단계

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기초연구 (1~3)실험·시작품 (4~6)실용화·사업화 (7~9)

TRL 5

- kW급 r-SOC 시스템 시작품 구축 및 성능평가 - 양방향 운전 성능 검증 및 실증 기반 고도화 추진

# 수전해# 에너지저장# r-SOC
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