국내 연구진, 추가 공정 없이 연료전지 수명 늘려

[테크월드=양대규 기자] 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 정우철 교수 연구팀이 서울시립대 한정우 교수와 공동 연구를 통해 적은 양의 금속으로 연료전지 수명을 늘리는 새로운 전극소재 기술을 개발했다.

고체산화물 연료전지 성능은 산소 환원 반응이 일어나는 '공기극'에 따라 좌우된다. 현재 주로 페로브스카이트(ABO3) 구조 산화물을 사용하지만, 이는 시간이 지날수록 성능이 저하된다는 단점이 있다. 또한, 공기극 작동 조건인 고온 산화 상태에서 산화물 표면에 스트론튬 등 2차 상이 축적되는 '표면 편석' 현상으로 전극 성능도 떨어진다.

정우철 교수 연구팀은 페로브스카이트 산화물이 변형될 때 압축 변형이 일어나 스트론튬 편석을 발생시키는 것을 확인했다. 연구팀은 페로브스카이트 산화물 내부의 부분적인 변형 분포가 스트론튬 표면 편석 주요 원인이라는 사실을 규명했으며, 스트론튬 편석을 효과적으로 억제했다.

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.

삼성전자 미래기술육성센터 지원을 받아 수행한 이번 연구는 국제 학술지 '에너지＆인바이러멘털 사이언스(Energy＆Environmental Science)'에 2018년 1호 표지 논문으로 실린다.