본 연구실은 고체산화물 연료전지(SOFC)와 고체산화물 수전해전지(SOEC)의 핵심 소재 및 시스템 개발에 주력하고 있습니다. SOFC는 고온에서 작동하는 전기화학적 에너지 변환 장치로, 다양한 연료를 직접 사용하여 높은 효율로 전기를 생산할 수 있는 차세대 친환경 에너지 기술입니다. SOEC는 전기 에너지를 이용해 물을 수소와 산소로 분해하는 수전해 장치로, 수소 경제 실현을 위한 핵심 기술로 각광받고 있습니다. 연구실에서는 SOFC/SOEC의 성능과 내구성을 극대화하기 위해 전극 및 전해질 소재의 합성, 미세구조 제어, 촉매 도입 등 다양한 소재 공정 기술을 개발하고 있습니다. 특히, 니켈-이트리아 안정화 지르코니아(Ni-YSZ), 페로브스카이트 산화물, 복합 산화물 등 다양한 전극 소재의 전기화학적 특성 및 열화 메커니즘을 체계적으로 분석하고, 고내구성·고성능 소재 설계에 집중하고 있습니다. 또한, 전극의 미세구조 최적화, 촉매 함침, 나노구조화 등 첨단 공정기술을 적용하여 장시간 운전 시에도 안정적인 성능을 유지할 수 있는 시스템을 구현하고 있습니다. 이와 더불어, 실제 시스템 적용을 위한 대면적 평판형 셀 및 스택 모듈 개발, 연료극 및 산소극의 내구성 향상, 열화 진단 및 억제 기술, 다양한 연료(천연가스, 바이오가스, 산업 부산가스 등) 직접 사용을 위한 소재 및 셀 구조 설계 등 실용화 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 연구를 통해 고효율·고내구성 SOFC/SOEC 시스템의 상용화와 수소 기반 에너지 사회 구현에 기여하고 있습니다.

본 연구실은 리튬이온 이차전지, 차세대 이차전지 및 수소저장 소재 개발에도 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 리튬이온 배터리의 음극 및 양극 소재, 전해질, 계면 안정화 기술 등 다양한 분야에서 소재의 합성, 구조 제어, 전기화학적 특성 평가를 통해 고용량·고안정성·고수명 배터리 구현을 목표로 하고 있습니다. 특히, 저가형 천연흑연, 실리콘/탄소 복합체, 금속산화물, 나노복합체 등 다양한 음극 소재의 개발과, 폐배터리 소재의 업사이클링 및 재활용 기술에도 집중하고 있습니다. 수소저장 소재 분야에서는 마그네슘 기반 수소화물, 금속수소화물, 복합수소화물 등 다양한 수소저장체의 합성 및 특성 평가를 통해 고용량, 고속 충방전, 장기 싸이클 안정성을 갖는 차세대 수소저장 소재를 개발하고 있습니다. 또한, 촉매 첨가, 나노구조화, 표면 개질 등 다양한 방법을 통해 수소 흡·방출 속도 및 효율을 극대화하고, 메탄 열분해, 화학적 루핑 연소 등과 연계한 수소 생산 및 저장 융합 기술도 연구하고 있습니다. 이러한 연구는 친환경 에너지 저장 및 운송, 전기차 및 에너지 저장 시스템(ESS) 등 다양한 응용 분야에 적용될 수 있으며, 차세대 에너지 인프라 구축에 필수적인 핵심 소재 기술을 선도하고 있습니다.

연구실은 전기변색 소자(Electrochromic Device) 및 태양전지-전기변색-배터리 일체형 다기능 융합소자 개발에도 활발한 연구를 진행하고 있습니다. 전기변색 소자는 전기 신호에 따라 투명도나 색상이 변화하는 기능성 소자로, 스마트 윈도우, 자동차, 디스플레이, 광학 보안 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 본 연구실은 WO3(산화텅스텐) 기반 전기변색 소재의 내구성 향상, 성능 열화 메커니즘 규명, 원자층증착(Atomic Layer Deposition) 등 첨단 박막 공정기술을 활용한 보호층 도입 등 혁신적 소재 및 공정 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 반복 구동 시 발생하는 소재의 성능 저하 문제를 해결하기 위해, 수분에 의한 용출 및 표면 열화 현상을 분석하고, Al2O3 보호층 증착을 통해 내구성과 신뢰성을 획기적으로 개선하는 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구 결과는 에너지 절감형 인텔리전트 윈도우, 고내구성 전기변색 디스플레이 등 차세대 응용 분야에 직접적으로 기여하고 있습니다. 더불어, 태양전지-전기변색-배터리 기능을 하나의 소자에 융합한 다기능 에너지 소자 개발에도 앞장서고 있습니다. 이 소자는 태양광을 이용한 자체 발전, 실시간 투과율 조절, 에너지 저장 기능을 동시에 구현할 수 있어, 미래형 스마트 건축, 웨어러블 디바이스, IoT 등 다양한 분야에서 혁신적인 에너지 솔루션을 제공할 수 있습니다.