신소재공학과 김정현 교수

국립한밭대학교(총장 오용준) 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.

응용소재공학과 박정윤 석사과정생

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.