한기대 최순목 교수팀, 고내구성 산화물 전극 개발

한국기술교육대학교는 최근 에너지신소재화학공학부 최순목(사진) 교수 연구팀이 상온에서 금속과 대등한 전기전도도를 나타내면서 내구성은 더 우수한 산화물 전극소재를 개발했다고 15일 밝혔다.


인공지능과 전기자동차 등 기술의 발전은 '효율'과 '고온내구성'이 우수한 전자부품을 필요로 한다. 이에 따라 전기전도도가 탁월한 신소재의 필요성이 대두되고 있다.

지금까지 고전도성 소재는 대부분 금속소재에 한정됐는데 금속소재는 고온안정성, 내산화성, 내상성이 떨어진다. 특히 차량용 전자부품의 경우 신뢰성 검증 과정으로 인해 단기간에 시장 진입이 어려운 실정이다.

최 교수팀은 세라믹기술원 등과의 공동 연구를 통해 CaVO3-δ(칼슘바나듐옥사이드)계 페롭스카이트 산화물 소재를 활용해 상온에서의 전기전도도는 Ti(티타늄)만큼 우수하며(1.6x105 S/cm), 금속전극과는 달리 O2(산소)분압이 높은 산화 분위기부터 H2(수소)분압이 높은 환원 분위기까지 광대역에서 전기전도도가 동일하게 유지되는 내구성을 확보, 기존 전극 소재와 차별화된 결과물을 내놓았다.

이번 연구결과는 자동차용 연료전지 전극 소재의 원가절감과 내구성을 향상하는 것은 물론 고온 연료전지에도 응용할 수 있다.


최 교수는 "이번 연구 결과가 전 세계적으로 11조 원 규모의 시장이 형성된 적층세라믹콘덴서(MLCC) 내부전극에 활용될 경우 기존 첨가제 대비 높은 전기전도도로 인해 capacitor 용량을 증가시킬 수 있을 것"이라며 "이외에도 산화물 특유의 투명한 성질을 구현한다면 디스플레이용 투명도전막 소재(TCO)에도 응용할 수 있는 핵심 전극소재로 거듭날 수 있다"고 설명했다.

한편 이번 연구는 Journal Citation Reports(JCR, 저널인용보고서) 상위 5% 저널인 'Scripta Materialia'(Vol. 210, page 114416, 2022)에 게재됐다.

아울러 '금속도전성을 갖는 세라믹 전극소재의 내구성 연구'라는 제목으로 한국연구 재단의 중견연구과제 지원대상으로 선정됐다.