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신소재공학과 김정현 교수 연구팀, 고체산화물 연료전지 성능 향상 음극 소재 개발
작성자기획과 조회수644 등록일2025-03-24
김정현 교수 연구팀 (왼쪽부터 신소재공학과 김정현 교수, 대학원 응용소재공학과 박정윤 대학원생)
□ 신소재공학과 김정현 교수(교신저자)와 응용소재공학과 박정윤 석사 연구원(제1저자)이 다양한 조건에서 안정적인 전기 전도도 특성을 갖는 철(Fe)을 치환한 고체산화물 연료전지(SOFC) 음극 소재를 개발한 연구 결과를 발표했다.
○ 본 연구는 국제 저명 학술지인 ‘Ceramics International’에 “Electrical properties of non-stoichiometric SmBa0.5Sr0.48(Co1-xFex)2.05O5+d(x= 0, 0.3, 0.5, 0.7) layered perovskite cathodes for SOFC”라는 논문으로 지난 18일 게재됐다.
○ 연구팀은 철(Fe)의 치환량에 따른 초과 비화학량론 조성(Excess non-stoichiometric chemical composition)의 전기 전도도 특성을 온도, 인가 전류 및 산소 분압 등의 조건에서 정밀하게 실험을 진행했으며, 그 결과 온도 및 산소 분압이 변화하는 조건에서 성능 저하 없이 안정적인 전기 전도도 특성을 유지하는 것을 확인했다.
○ 신소재공학과 김정현 교수는 “본 연구를 통해 Fe 치환이 SOFC 음극의 전기 전도도 특성에 미치는 영향을 체계적으로 분석할 수 있었으며, 특히 다양한 온도 및 산소 분압 조건에서도 안정적인 성능을 유지한다는 점에서 향후 SOFC 상용화에 기여할 수 있는 중요한 연구 성과라고 생각한다”고 말했다.
○ 또, “특히 공기와 질소 분위기를 반복적으로 변경하는 실험에서 산소 분압 변화에 따른 가역적인 전도도 변화를 보였으며, 질소 분위기에서 열처리 후에도 300℃ 이상에서 공기 분위기로 복귀하면 전도도가 회복되어 공기극이 안정적인 전기 전도 특성을 갖는 전극 소재임을 입증했다”라고 강조했다.
□ 한편, 본 연구는 국립한밭대학교와 고체산화물 연료전지/고체수전해 연료전지 전문 기업인 ㈜에프씨아이, 영국 랭커스터대학교의 공동 연구로 진행됐으며, ‘충청권 분산에너지 대응 에너지기술공유대학사업’과 ‘2024년도 석사과정생연구장려금지원사업’의 지원을 받아 수행됐다.