미래부와 산업부는 2015년 기후변화대응 기술혁신 베스트오브베스트 10(이하 ‘기후변화대응 기술 10선)을 10일 발표했다.

기후변화대응 기술 10선으로 선정된 기술은 △전지 복합소재 △심해저 미생물 이용 수소 생산 기술 △최고효율 페로브스카이트 전지 △효율 40% 높인 연료전지 소자 △가사도 에너지 자립섬 △전기차용 이차전지 소재 △생산성 3배 바이오부탄올 △연료전지 금속분리판 양산 △반투명 태양전지 △미세조류 이용 이산화탄소 전환 기술이다.

◇나노기술로 니켈망칸코발트 소재 개량-전지 복합소재 기술은 나노기술을 활용해 소재 안쪽엔 니켈, 바깥쪽엔 망간이 조성된 양극소재를 개발해 기존 니켈망간코발트 양극재보다 에너지저장용량을 150% 향상시키고 안정성을 높였다. 연구를 주도한 선양국 한양대 교수팀은 미래부로부터 양산공정 후속 연구 지원을 받는다.

◇심해미생물을 활용해 부생가스를 수소로 전환 - 강성균 해양과학기술원 박사팀은 터모코쿠스 오누리누스 NA1이라는 미생물을 개발해 바이오수소 생산 공정개발에 성공했다. 제철소 등의 부생가스를 이용해 수소를 산업적으로 대량 생산 가능하다는데 의미가 있다.

현재 이 기술은 1톤 규모의 파일럿 수소생산 반응기를 갖췄는데 향후 해수부의 지원을 받아 현대제철에 10톤 규모의 데모 플랜트를 설치할 계획이다.  

◇대량생산이 가능한 20.1% 효율의 페로브스카이트 태양전지-페로브스카이트 태양전지는 제작이 간편하면서도 전력변환효율이 20.1%에 달하는 기술이다. 석상일 울산과학기술원 교수는 이 분야의 세계 최고 전문가로 페로브스카이트의 최고 효율을 달성하고 연속공정이 가능한 화학분자 교환법을 개발했다. 미래부는 올해 35억원 수준의 연구개발지원금을 내년 55억원 수준으로 끌어올릴 계획이다.

◇3층 구조의 전해질 막이 연료전지 소자-서울대의 최만수-석상일 교수는 메탄올연료전지를 개발하며 전력생산을 40% 향상시키는 소자를 개발했다. 연료전지 소자는 기존엔 평면 형태의 박막이었으나 최만수-석상일 교수팀은 나노에서 수 마이크로 스케일이 혼재된 3층 구조의 전해질 막 제작에 성공했다.

이 소자는 수소와 전극 구조가 접촉하는 표면적을 최대화해 제작 비용을 낮추는 효과도 더불어 있다.

◇니켈계 전지 양극 소재 계량-유지상 전자부품연구원 박사팀은 니켈계 전지 양극 소재 계량에 성공했다. 기존 니켈계 양극 소재는 고온에서 성능이 현저하게 저하되고 부풀어 오르는 현상이 있다. 유 박사팀은 니켈계 소재의 표면처리 기술과 전해질 첨가제를 개발해 문제를 해결했다.

이 기술로 에코프로와 파낙스이텍은 48명의 인원을 신규 고용했으며 2015년 한 해 동안 양극 소재에서 50억원, 전해질 소재에서 9억 2000만원의 납품실적을 냈다.

◇세계로 수출되는 가사도 에너지자립섬 모델 - 가사도의 에너지자립섬은 에너지 신산업 가운데 하나로 온실가스 감축과 기후변화대응 시대에 충실한 기술이다. 신재생에너지와 에너지저장시스템을 활용해 독립적으로 신뢰성 있게 전력을 공급하는 사업모델로 캐나다에 수출하는 성과도 일궈냈다. 산업부는 2030년까지 국내 유인도의 절반 이상을 에너지 자립섬으로 구축할 계획이다.

◇ 기존 기술대비 생산성 3배 높은 바이오부탄올 - 신용안 GS칼텍스 연구팀은 박테리아 유전자를 조작해 바이오부탄올 생산량을 기존보다 3배 이상 높였다. 이 박테리아는 폐농작물, 폐목재 등 비식용인 목질계 바이오매스를 먹이로 삼기 때문에 바이오부탄올 생산원가도 25%나 절감했다.

◇연료전지 금속분리판 양산 - 연료전지에서 금속분리판은 공급된 수소를 전극에 공급하고 반응에 의해 생성된 물을 외부로 배출시키며 열과 전기를 전달하는 역할을 한다 재료비의 10% 이상을 차지했지만 그간 수입에 의존해왔다. 전유택 현대제철 연구팀은 금속분리판 양산 기술을 국산화하고 성형, 코팅, 가스켓 검사 등 주요 공정을 개선해 내구성 향상과 생산 공정 시간을 줄여 제조 단가를 2012년 대비 50%까지 절감했다.

◇ 건물 외벽에 부착하는 반투명 태양전지 - 건물 표면적에 태양광 발전을 한다면 따로 태양광 모듈을 설치하는 것보다 더 많은 전력 생산 기회를 갖는다. 김종복 동진세미켐 박사는 건물의 유리창으로 활용한 반투명 염료감응 태양전지 모듈을 개발했다. 이 전지의 빛 투과율은 30%이며 효율은 5.5%이다. 김 박사의 반투명 태양전지는 세계에서 유일하게 가혹성 테스트(IEC RE-61646)을 통과해 실용화를 앞두고 있으며 핵심소재인 염료, 광전극 등을 국산화했다. 건물에서 소비되는 전력은 도시 전력소비의 50% 수준이다.

◇ 미세조류로 CO2를 분해해 화학물질 생산 - 심상준 교수팀은 이산화탄소를 미생물로 분해해 바이오디젤, 항산화물질을 전환하는 기술을 개발하며 속도를 4000배 이상 향상시켰다. 이를 바탕으로한 고밀도 도시형 광생물반응기 개발을 통해 바이오매스 등 유용물질의 생산성을 증진시켰다.