포스텍, 반도체 공정으로 고체 산화물 수전해 전지 성능 높인 기술 개발

작성일 07-08

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="BVH2cwJq1W">
          <p contents-hash="5247c26d2dec78c2f3d9e324d88f557e25c9a1358e575f9c154147061090b3d5" dmcf-pid="bfXVkriB1y" dmcf-ptype="general">포스텍은 안지환 기계공학과 교수팀이 최근 반도체 공정으로 강력한 접착제와 같은 나노막을 개발해 수소 생산 장치의 성능과 내구성을 획기적으로 높이는 데 성공했다고 8일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="aeb3ae24822b4c171e38e66e10b7039758c45590b6f5d43d795e5fe6c0a49a48" dmcf-pid="K4ZfEmnbZT" dmcf-ptype="general">수소는 전력 저장·활용의 대안으로 주목받고 있다. 오염물질을 배출하지 않고 생산된 수소를 '그린 수소'라고 한다. '고체 산화물 수전해 전지(SOEC)'는 고온에서 고체 재료로 물을 효율적으로 분해할 수 있어 다른 방식보다 훨씬 많은 수소를 만들어 낼 수 있다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0dcb05a571ae0be56d2d15b4dd9ebbccedde8852733c0f93ce172ffd674cc1b1" dmcf-pid="9eURCvc6tv" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 안지환 교수, 기계공학과 김형준 박사, 통합과정 이주환 씨" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/08/etimesi/20250708083337332dovn.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="zYXsUqHEHG" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/08/etimesi/20250708083337332dovn.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            왼쪽부터 안지환 교수, 기계공학과 김형준 박사, 통합과정 이주환 씨
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="b8a18d8855c3805b37332674074ba118e810fbebad29addc00296f724b68bf48" dmcf-pid="2duehTkPZS" dmcf-ptype="general">하지만 SOEC는 오랫동안 사용하면 내부에서 균열이 생기거나 중요한 부품들이 떨어져 나가면서 성능이 크게 떨어지는 단점이 있다. 특히 '전극'과 '전해질'이라는 핵심 부품이 만나는 부분이 헐거워지면서 산소가 새어 나오거나 전기가 잘 흐르지 않아 장치 수명이 짧아지는 것이 가장 큰 문제였다.</p>
          <p contents-hash="e15beaa5c7c330cacaac387e4369a9cd6d2dd63eb461082ea07cedd64e4b6a42" dmcf-pid="VJ7dlyEQHl" dmcf-ptype="general">연구팀은 이를 해결하기 위해 반도체 제조에 쓰이는 '스퍼터 증착 공정(Sputter deposition)'에 주목했다. 이 공정은 마치 스프레이처럼 재료를 아주 얇고 균일하게 뿌려서 나노미터(㎚:10억분의 1미터) 두께의 막을 만드는 기술이다. 연구팀은 이 기술을 사용해 'LSCF'라는 특수한 재료로 머리카락 두께의 1000분의 1도 안되는 매우 얇은 막을 만들고, 이 나노막을 전극과 전해질 사이에 끼워 넣었다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="cfce32dedefbdcece6e855a25018134196367773c4c56fc1646371bff77459d3" dmcf-pid="fizJSWDxHh" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="나노결정성 박막이 삽입된 SOEC 단면도와 수소 생산 및 구동 안정성 향상 모식도" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/08/etimesi/20250708083338635sblt.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="qUTk10vaYY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/08/etimesi/20250708083338635sblt.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            나노결정성 박막이 삽입된 SOEC 단면도와 수소 생산 및 구동 안정성 향상 모식도
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="966f941a372f559c30d423ba67f129c2ee809581932fa68c0d1c25419e2ee8a8" dmcf-pid="4nqivYwM5C" dmcf-ptype="general">이 얇은 나노막은 강력한 접착제처럼 전극과 전해질을 견고하게 결합했다. 그 결과는 연속적이고 치밀한 계면 구조를 통해 산소 이온과 전자의 전달 경로가 최적화되었다. SOEC는 물을 전기로 분해해 수소를 만드는 '전기분해 모드'와, 수소를 연료로 전기를 생산하는 '연료전지 모드' 두 가지 방식으로 작동하는데, 연료전지 모드에서는 기존 대비 3배 이상 많은 전력을 생산했고, 전기분해 모드에서는 물을 분해해 수소를 만드는 속도가 4배나 빨라졌다. 특히 650℃의 높은 온도에서 100시간 이상 연속으로 작동해도 성능 저하가 거의 나타나지 않았다.</p>
          <p contents-hash="7efba4e96bcbf6036760cf9de640583df43f9a9d49ec9ced0fc7d8d480f6268a" dmcf-pid="8LBnTGrRHI" dmcf-ptype="general">안지환 교수는 “반도체 기술을 수소 분야에 접목해 SOEC 성능과 내구성을 동시에 해결한 사례”라며 “이산화탄소를 다른 유용한 물질로 바꾸는 전기화학 시스템, 고온에서 안정적으로 작동하는 이차전지, 전기화학 촉매를 활용한 수소 생산 장치 등 다양한 분야에 널리 응용될 수 있을 것”이라고 했다.</p>
          <p contents-hash="648c9c4007ad504eaf31f7a4a70f71bea5f745e520ac788d40591a5f40093b76" dmcf-pid="6obLyHmeZO" dmcf-ptype="general">이번 연구는 안지환 교수, 기계공학과 김형준 박사, 박사과정 이주환 씨가 참여했으며, 연구결과는 최근 재료 화학 분야 학술지 <span><strong>'저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 A(Journal of Materials Chemistry A)'</strong></span>의 'Emerging Investigator 2025'로 선정됐다. 한편 이번 연구는 한국에너지기술평가원 신재생에너지핵심기술개발사업, 한국연구재단 대학중점연구소사업과 중견연구자지원사업 지원으로 진행됐다.</p>
          <p contents-hash="a9a30d31166e7992da357ff5bb75f46350512d2bb1248f4668da6df1b6511d65" dmcf-pid="PgKoWXsdGs" dmcf-ptype="general">포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com</p>
         </section> 
        </div> 
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