NEWS

업계뉴스

• KAIST, 고엔트로피 산소전극으로 그린수소 생산성 3배 향상

  송고일 : 2026-04-03
  
  

  (위 왼쪽부터) KAIST 이강택 교수, 오세은 박사과정, 한국지질자원연구원 정인철 연구원 (아래 왼쪽부터)KAIST 김동연 박사 김형근 박사과정. /KAIST 제공

  [투데이에너지 장재진 기자] KAIST 기계공학과 이강택 교수 연구팀은 여러 금속을 섞어 무질서도를 극대화하는 ‘고엔트로피 설계’를 적용한 이중 페로브스카이트 산소 전극 소재를 개발해 프로톤 전도성 전기화학 전지(PCEC)의 수소 생산 성능을 크게 끌어올렸다고 3일 밝혔다.

  이 신소재는 기존 대비 그린수소 생산량이 최대 3배 증가했으며, 수소 이온(프로톤) 확산 속도가 약 7배 빨라진 것으로 분석됐다 .

  연구진은 산소 전극에서 산소 발생 및 환원 반응의 반응성을 높이는 것을 목표로, 7종의 금속 원소를 동시 도입해 원자 수준의 무질서도를 조성했다. 이를 통해 산소 결손(Vö) 형성 및 수화 반응 에너지 등이 유리하게 조정되며 전기화학 반응 활성화에 기여하는 것으로 확인됐다 .

  실험 결과 고엔트로피 신소재(PLNNCBSCF)는 기존 소재(PBSCF)에 비해 수소 이온 확산계수(DH+)가 크게 향상됐고, PCEC 단전지 테스트에서 전력 생산 모드와 그린수소 생산 모드 모두에서 출력 및 생산 속도 면에서 우수한 성능을 보였다. 장기 구동시험에서도 500시간 이상 안정적으로 작동하면서 성능 저하가 거의 관측되지 않아 상업화 가능성도 높아진 것으로 평가된다 .

  이번 연구 결과는 관련 학술지의 표지 논문으로 선정됐다.(논문명 Unveiling Entropy-Driven Performance Enhancement in Double Perovskite Oxygen Electrodes for Protonic Ceramic Electrochemical Cells)

  연구는 과기정통부의 주요 연구과제 지원을 받아 수행됐고, 주저자로는 오세은 박사과정생과 정인철 박사가 참여했으며 이강택 교수가 교신저자로 이름을 올렸다 .

  전문가들은 고엔트로피 설계를 통해 전극 반응성이 본질적으로 개선된 이번 성과가 그린수소의 경제성 개선과 상용화 가속에 기여할 수 있다고 평가한다. 특히 PCEC 계열의 전해장치에서 핵심 병목으로 지적돼온 산소 전극의 반응 속도 문제를 소재 설계로 해결했다는 점에서 파급력이 크다는 분석이다 .

  고엔트로피 이중 페로브스카이트 구조의 모식도. /KAIST 제공

  출처 : 투데이에너지(https://www.todayenergy.kr/)