서울과학기술대학교는 스마트생산융합시스템공학과 안지환 교수 연구팀이 최신 반도체 공정을 활용해 '무기 박막 전해질을 적용한 고성능 저온형 고체산화물 연료전지 개발'에 성공했다고 30일 밝혔다. 

고체산화물 연료전지는 수소뿐 아니라 천연가스, 알콜 등 다양한 연료에 기반해 높은 효율로 전기 에너지 변환이 가능하다는 장점 때문에 차세대 연료전지로 주목받는다.

특히 500℃ 미만의 온도에서 작동하는 저온형 고체산화물 연료전지는 800℃ 이상의 고온에서 작동하는 기존의 고체산화물 연료전지와 비교해 휴대용 전원 등 실생활 분야로의 활용도가 높다는 장점 있다.

하지만 낮은 온도 구동으로 성능이 낮아진다는 점이 상용화의 큰 걸림돌로 작용해 왔다.

안지환 교수팀은 다공성 나노 구조 기판에 원자층 증착 공정을 적용한 샌드위치 모양의 연료전지 전해질막을 최적 설계·제작했다.

원자층 증착법은 얇은 막을 원자층 단위로 정밀하게 증착할 수 있는 기술로써 기존 저온형 고체산화물 연료전지의 최고 성능을 50% 이상 개선한 고성능 박막 연료전지 개발을 이끌어 냈다.

또한 기존의 공정 대비 양산이 용이한 공정으로써 향후 고체산화물 연료전지의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다.

본 연구결과에 따라 기존의 배터리 대비 수배 또는 수십배의 에너지 밀도로 인해 방전 걱정이 없는 휴대폰 및 노트북 충전에 응용될 수 있다.

특히 최근에는 4시간 이상 장시간 연속 비행이 가능한 드론용 전원 시스템 등에도 활용될 수 있을 것으로 보인다.

이번 연구개발 성과는 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발간하는 화학소재 분야 최우수 과학 저널인 'Journal of Materials Chemistry A(재료화학A 저널, IF 8.867)'의 '전면 표지논문(front cover article)'으로 선정됐다.

한편 본 연구는 교육부의 이공계 개인기초연구 지원사업, 산업통상자원부의 창의융합특성화 인재양성사업의 지원을 받아 수행됐다.

안지환 교수팀 이외에 서울과기대 장동영 교수, 미국 스탠포드대 박준석 박사, 휴렛패커드연구소 지아밍 장(Jiaming Zhang) 박사가 참여했다.