전자–이온 수송과 촉매 기능의 분리를 통한 고성능·고화학안정성 스트론튬 무함유 공기극 기술 개발 (2026.07.27)

전자–이온 수송과 촉매 기능의 분리를 통한 고성능·고화학안정성 스트론튬 무함유 공기극 기술 개발

홍종섭 교수 연구팀(원지은 박사과정, 이우석 박사 졸업생)은 한국과학기술연구원(KIST) 및 현대자동차와의 공동연구를 통해 고성능·고내구성 고체산화물전지(SOC)를 위한 Sr-free 공기극 설계 기술을 개발하였다. 연구팀은 기존 고성능 공기극에 널리 사용되는 Sr이 고온 운전 중 표면 및 계면으로 편석되어 Cr 등과 반응함으로써 전극의 성능과 화학적 안정성을 저하시키는 문제에 주목하였다. 이를 해결하기 위해 전자전도, 산소이온전도, 표면 촉매 활성을 하나의 소재에서 동시에 구현하는 기존 방식에서 벗어나, 각 기능을 담당하는 소재를 조합하여 전자전도성, 산소이온전도성 및 나노촉매의 표면 반응 활성을 독립적으로 최적화하는 복합 전극 구조를 제안하였다. 개발된 Sr-free 전극은 수전해 운전 조건에서 200시간 동안 거의 성능 저하 없이 안정적인 운전 특성을 유지하였다. 본 연구는 공기극의 핵심 기능을 소재별로 분리·최적화함으로써 Sr 사용에 따른 고질적인 열화 문제를 억제하면서도 높은 전기화학 성능을 확보할 수 있음을 제시하였으며, 향후 고효율 수소 생산용 고체산화물전해전지(SOEC)의 장기 신뢰성 향상과 상용화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구 성과는 소재 분야의 권위 있는 국제 학술지인 Advanced Science(2025년 기준 Impact Factor 14.1, JCR Thermodynamics 상위 9.4%)에 게재되었다.

관련 논문 링크: https://doi.org/10.1002/advs.77023