차세대 친환경 에너지 변환 기술
![[구미=뉴시스] 왼쪽 좌측부터 윤지원, 김준석, 최시혁, 지호일, 장성민 교수. (사진=금오공대 제공) 2026.04.02 photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지](https://img1.newsis.com/2026/04/02/NISI20260402_0002101200_web.jpg?rnd=20260402172235)
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[구미=뉴시스] 박홍식 기자 = 국립 금오공과대학교는 기계공학부(기계공학전공·항공기계전자융합전공) 최시혁 교수 연구팀이 프로토닉 세라믹 연료전지에서 우수한 전기화학적 성능과 열기계적 안정성을 동시에 극대화할 수 있는 공기극 개발에 성공했다고 2일 밝혔다.
이번 연구는 지호일 한국과학기술연구원(KIST) 책임연구원, 장성민 충남대 교수 연구팀과의 공동 연구 성과다.
프로토닉 세라믹 연료전지(PCFC)는 수소 이온(H⁺)을 전하 운반체로 활용함으로써 기존 연료전지보다 낮은 중저온(400~600℃) 영역에서도 높은 효율을 구현할 수 있는 차세대 친환경 에너지 변환 기술이다.
저온 영역에서는 전기화학 반응, 특히 산소 환원 반응속도가 느려지며, 이는 PCFC 고출력 구현을 제한하는 주요 요인으로 작용한다.
대부분의 PCFC에서는 저온에서도 우수한 촉매 활성을 보이는 코발트(Co) 기반 공기극 소재가 사용돼 왔다.
하지만 이러한 소재는 전해질과의 열팽창계수(TEC) 차이가 커 반복적인 온도 변화 과정에서 계면 박리 및 구조적 손상을 유발할 수 있다.
이러한 열기계적 불안정성은 PCFC 상용화를 저해하는 핵심적인 문제로 지적돼 왔다.
이를 해결하기 위해 최 교수 연구팀은 전해질과 열팽창 특성이 매우 유사해 열기계적 안정성이 뛰어난 LSM(Sr-doped LaMnO3) 물질을 뼈대(Backbone)로 사용했다.
최시혁 교수는 "이번 연구에서 새롭게 도입한 안전 계수 기반의 분석과 제시한 소재 조합 및 미세구조 설계 가이드라인은, 향후 세라믹 기반의 다양한 multi-layer(다층 구조) 에너지 변환 시스템에서 발생하는 열팽창 불일치 문제를 해결하고 신뢰성 있는 소자를 설계하는 데 광범위하게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
관련 연구의 논문은 에너지재료 과학 분야의 국제 저명 학술지인 ‘Advanced Functional Materials(상위 4.5%, IF 19.0)’에 게재됐다.
◎공감언론 뉴시스 [email protected]
이번 연구는 지호일 한국과학기술연구원(KIST) 책임연구원, 장성민 충남대 교수 연구팀과의 공동 연구 성과다.
프로토닉 세라믹 연료전지(PCFC)는 수소 이온(H⁺)을 전하 운반체로 활용함으로써 기존 연료전지보다 낮은 중저온(400~600℃) 영역에서도 높은 효율을 구현할 수 있는 차세대 친환경 에너지 변환 기술이다.
저온 영역에서는 전기화학 반응, 특히 산소 환원 반응속도가 느려지며, 이는 PCFC 고출력 구현을 제한하는 주요 요인으로 작용한다.
대부분의 PCFC에서는 저온에서도 우수한 촉매 활성을 보이는 코발트(Co) 기반 공기극 소재가 사용돼 왔다.
하지만 이러한 소재는 전해질과의 열팽창계수(TEC) 차이가 커 반복적인 온도 변화 과정에서 계면 박리 및 구조적 손상을 유발할 수 있다.
이러한 열기계적 불안정성은 PCFC 상용화를 저해하는 핵심적인 문제로 지적돼 왔다.
이를 해결하기 위해 최 교수 연구팀은 전해질과 열팽창 특성이 매우 유사해 열기계적 안정성이 뛰어난 LSM(Sr-doped LaMnO3) 물질을 뼈대(Backbone)로 사용했다.
최시혁 교수는 "이번 연구에서 새롭게 도입한 안전 계수 기반의 분석과 제시한 소재 조합 및 미세구조 설계 가이드라인은, 향후 세라믹 기반의 다양한 multi-layer(다층 구조) 에너지 변환 시스템에서 발생하는 열팽창 불일치 문제를 해결하고 신뢰성 있는 소자를 설계하는 데 광범위하게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
관련 연구의 논문은 에너지재료 과학 분야의 국제 저명 학술지인 ‘Advanced Functional Materials(상위 4.5%, IF 19.0)’에 게재됐다.
◎공감언론 뉴시스 [email protected]
