｢연세미래소식 제19호｣ RESEARCH FRONTIER

화학및의화학과 임대운 교수팀

온화한 조건에서도 높은 양성자 전도 효율

차세대 양성자 전도체 설계 가능성 열어

핵심은 금속 유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOFs)

임대운 교수 연구팀이 금속 유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOF)를 활용해 상대적으로 온화한 조건에서도 높은 양성자 전도도를 구현할 수 있는 새로운 고체 전해질을 제시했다. 기존 양성자 전도체 연구가 고온·고습 환경에서의 안정성과 전도도 확보에 초점을 맞춰 왔다면, 이번 연구는 구조 설계를 통해 중간 온도 조건에서도 효율적인 양성자 이동이 가능함을 보여 준 점이 특징이다.

연구팀이 설계한 MOF 구조체는 은 원자와 유기 분자가 형성한 2차원 골격 사이를 인산 작용기가 수소 결합으로 연결한 형태로, 인산 작용기에 포함된 다수의 산소 원자가 양성자 이동을 위한 ‘징검다리’ 역할을 수행한다. 이로 인해 이동 가능한 양성자 농도가 증가하고, 구조 전체에 연속적인 이동 경로가 확보돼 온화한 조건에서도 높은 전도 효율을 나타낸다.

이번 성과는 고가의 고분자 전해질에 의존해 온 기존 연료전지 기술에 새로운 대안을 제시한다는 점에서 의미가 크다. 다만 분말 형태로 합성되는 물질 특성상 박막 제작 기술과 입자 간 전도 저하 문제를 해결하는 것이 향후 상용화를 위한 주요 과제로 남아 있다.