심재진 교수, Parasseeri Muhammed Shafi 연구교수, 프랑스 낭트대 Thierry Brousse 교수(좌측부터)/영남대 제공
영남대 화학공학부 심재진 교수 연구팀이 프랑스 낭트대 교수 등 국제공동연구를 통해 태양전지 등 차세대 에너지저장시스템에 활용 가능한 슈퍼커패시터 전극물질을 개발했다.
에너지저장시스템의 성능 향상에 필요한 이론적 배경을 마련해 학술적·산업적 가치도 높다는 평가를 받고 있다.
연구팀은 란타늄망간산화물(LaMnO₃) 페로브스카이트에서 A위치의 란타늄(La) 일부를 스트론튬(Sr)으로 치환하면 B위치에 있는 망간(Mn)의 일부가 3가에서 4가로 변하게 되어 전자의 이동이 자유로워져 전자전도도가 향상되는 것을 확인했다.
망간의 일부를 철(Fe)로 치환하면, 전하 균형을 맞추기 위해 산소 이온이 빠져나와 산소 빈자리가 생긴다.
이 빈자리를 메꾸기 위해 외부에서 산소이온이 이동해 오면서 이온전도도가 향상되는 원리다.
이번 연구의 성과인 부분 치환에 의한 전극성능 향상 기술을 사용하면 페로브스카이트를 태양전지 전극소재, 슈퍼커패시터 양극소재, 촉매물질 등으로 상용화하는데 크게 기여할 것으로 전망되고 있다.
현재 페로브스카이트는 가볍고 저렴하여 태양전지용으로 지속적인 개발이 되고 있으나 에너지효율과 내구성의 한계를 보이고 있다.
이번 연구성과는 국제 저명 학술지 ‘에너지 스토리지 머티리얼즈’ 최신호에 게재됐다.
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