[가스신문=남영태 기자] 국내 연구진이 원자층 박막 증착법 기술을 이용해 고체산화물연료전지(SOFC)의 전극 표면만 다른 성분으로 바꾸는 원자층 단위 페이스오프 기술 개발에 성공했다.

고려대학교 공과대학 기계공학부 심준형 교수 연구팀은 SOFC 전극 표면 성분을 원자층 단위로 변화시킬 수 있는 원자층 박막 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD) 기술 개발에 성공했다고 지난 25일 밝혔다.

이번 연구에 적용된 ALD은 금속 및 세라믹 박막을 제조하는 기술이다. 물질의 최소 단위인 원자 하나의 두께로 성분을 조절하기 때문에, 현재까지 개발된 코팅 기법 가운데 가장 정밀도 높은 궁극의 기술로 알려져있다. 때문에 집적도가 높은 소자의 성분을 정말하게 제어해야 하는 메모리, 반도체 제품 생산의 핵심 기술로 사용 중이다.

이에 연구팀은 상용 SOFC 전극인 LSCF 표면 활성도가 상대적으로 높지 않다는 점에 주목해, ALD 기술을 SOFC에 접목했다. 활성도가 월등히 높은 LSC로 표면 코팅을 하면 적극 저항이 줄어들면서 연료전지 출력을 높일 수 있다는 이유에서다.

그러나 LSC는 내구성이 좋지 않아 성능이 오래가지 못한다는 문제점이 있었고, 이에 연구팀은 LSCF의 몸체는 그대로 두면서 표면 성분만 LSC로 바꾸는 페이스오프 아이디어를 구상했다. 이를 구현하기 위해 원자층 단위로 성분을 조절할 수 있는 ALD 기술로 LSC를 증착한 결과 500~600℃ 환경에서 SOFC 출력을 2배 이상 높이는데 성공했다.

심준형 교수는 "반도체 기술인 ALD 기법이 SOFC 성능 개선에도 효과가 있음을 입증했다"면서 "앞으로 연료전지와 같이 표면 성능이 중요한 다른 에너지시스템에도 ALD 기술을 활용할 수 있다"며 연구 성과에 대한 의의를 밝혔다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 나노·소재기술개발사업의 일환으로 수행돼 심준형 교수 연구팀 소속 최형종 박사가 제1저자로, 독일 아헨 공과대학 Manfred Martin 교수팀이 참여했다.