국립한밭대학교 신소재공학과 김정현 교수 연구팀이 차세대 고체산화물 연료전지(SOFC)의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 공기극 조성을 규명했다. 이번 연구는 코발트(Co) 및 철(Fe) 치환 효과를 분석해 중·저온 고체산화물 연료전지(IT-SOFC)용 공기극 설계 전략을 제시할 가능성을 보여줬다.

홍유택 석사과정생이 제1저자로 참여한 이 연구는 한국세라믹학회 SCI 학술지 ‘Journal of Korean Ceramic Society’ 온라인판에 게재됐다. 연구팀은 SmBaCo2xFe2(1-x)O5+δ(SBCF) 조성을 합성하고 Co와 Fe의 치환 비율에 따른 전기적 및 전기화학적 특성을 체계적으로 분석했다.

연구 결과 Co 치환량이 높은 조성(x≥0.7)에서 100S/㎝ 이상의 전기전도도를 확보했으며 SBCF 1.8–0.2_1200 조성은 300℃에서 764.99S/㎝의 최고 전도도를 기록했다. 또 SBCF와 CGO91을 혼합한 복합 공기극 중 SBCF 1.8–0.2_1100 조성은 700℃에서 0.06Ω․㎠의 낮은 면적비저항(ASR)을 나타내며 뛰어난 전기화학적 성능을 입증했다.

김정현 교수는 “Co와 Fe의 치환을 통한 조성 제어가 전기전도도와 전극 성능에 미치는 영향을 규명했다”며 “차세대 IT-SOFC용 공기극 설계에 새로운 방향을 제시한 성과”라고 강조했다. 연구는 국립한밭대학교와 ㈜EXSEN, 브루나이다루살람대학교, 한국표준과학연구원이 공동으로 수행했으며 과학기술정보통신부의 지원을 받았다.

조길상 기자 pcop@ggilbo.com