카이스트는 기계공학과 이강택 교수 연구팀이 미국 메릴랜드 대학 에릭 왁스만(Eric Wachsman) 교수 연구팀과 공동연구를 통해 기존 소재 대비 전도성이 140배 높은 산소 이온 전도성 고체전해질 개발에 성공했다고 22일 밝혔다.

이번에 개발된 신소재는 비스무트 산화물 기반으로 400oC에서 기존 지르코니아 소재의 700oC에 해당하는 높은 전도성을 보이며 중저온(600oC) 영역대에서 140배 이상 높은 이온전도도 나타냈다.

비스무트 산화물 산소 이온 전도체 소재는 중저온 영역대에서 상전이로 인해 이온전도도가 급격하게 감소한다는 문제가 있었으나, 이번 연구에서 개발된 산소 이온 전도체 신소재는 도핑을 통해 중저온 영역대에서도 1,000시간 이상 높은 이온전도도를 유지해 상용화 가능성을 크게 높였다.

이강택 교수는 "이번 연구에서 개발된 산소 이온 전도체 신소재는 중저온 영역대에서도 안정적으로 높은 전도도를 유지할 수 있어 세라믹 소자의 높은 작동온도를 획기적으로 낮추는 데 활용될 것으로 기대되며, 탄소중립 실현을 위한 에너지.환경 소자 상용화에 기술을 적용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 

개발엔 KAIST 기계공학과 유형민 박사과정, 정인철 박사, 장승수 박사과정이 공동 제1 저자로, 한국에너지기술연구원 이찬우 박사 연구팀이 공동으로 참여했다. 이번 연구는 전 세계적으로 권위있는 국제 학술지인 ‘어드벤스드  머티리얼스' 10월 17일자 온라인판에 게재됐다. 

대전=이익훈 기자 emadang@kukinews.com