KAIST, 적은 양의 금속으로 연료전지 수명 늘리는 기술 개발
서울시립대 공동 연구 성과…국제 학술지 표지 논문으로 게재
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 정우철 신소재공학과 교수 연구팀이 서울시립대 한정우 교수와 공동 연구를 통해 적은 양의 금속으로 연료전지 수명을 늘리는 새로운 전극소재 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.
연료전지는 신재생 에너지원으로 주목받는다.
이 중 세라믹 소재 고체산화물 연료전지는 바이오매스, 액화천연가스(LNG), 액화석유가스(LPG) 등 다양한 종류의 연료를 직접 전기 에너지로 바꿀 수 있다.
이런 장점 때문에 발전소, 전기자동차, 가정용 예비 전원 등 분야에 폭넓게 사용될 것으로 전망된다.
고체산화물 연료전지 성능을 좌우하는 핵심 요소는 산소 환원 반응이 일어나는 '공기극'이다.
현재 페로브스카이트(ABO3) 구조 산화물이 주로 사용된다.
페로브스카이트 산화물은 그러나 시간이 지날수록 성능이 저하된다는 한계를 가진다.
공기극 작동 조건인 고온 산화 상태에서 산화물 표면에 스트론튬 등 2차 상이 축적되는 '표면 편석' 현상도 발생한다.
이는 전극 성능을 낮추는 것으로 알려졌다.
정 교수 연구팀은 페로브스카이트 산화물이 변형될 때 압축 변형이 일어나 스트론튬 편석을 발생시키는 것을 확인했다.
이를 바탕으로 페로브스카이트 산화물 내부의 부분적인 변형 분포가 스트론튬 표면 편석 주요 원인이라는 사실을 규명했다.
정 교수 연구팀은 한 걸음 더 나아가 스트론튬 편석을 효과적으로 억제하기도 했다.
크기가 다른 금속을 산화물 안에 장착해 공기극 소재 내부 격자변형 정도를 제어했다.
정우철 교수는 "소재를 합성하는 과정에서 추가 공정 없이 소량의 금속 입자를 넣는 것만으로 구현할 수 있다"며 "향후 내구성이 뛰어난 페로브스카이트 산화물 전극을 개발하는 데 유용하게 활용될 것으로 기대된다"고 말했다.
연구는 삼성전자 미래기술육성센터 지원을 받아 수행했다.
구본재 KAIST 박사과정과 권형욱 서울시립대 박사과정이 공동 1저자로 참여한 연구성과는 국제 학술지 '에너지＆인바이러멘털 사이언스'(Energy＆Environmental Science)' 내년도 1호 표지 논문에 선정됐다.
walden@yna.co.kr
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