새로운 촉매 개발로 연료전지 상용화 앞당겨

새로운 촉매 개발로 연료전지 상용화 앞당겨

UNIST-에기연, 제조비용 10분의 1… 대량 생산에도 유리

2013년 09월 24일 (화) 19:37:30 남수정 기자  nam@koenergy.co.kr

값비싼 백금계 연료전지 촉매를 대체할 수 있는  저렴한 비백금계 촉매가 국내 연구진에 의해 개발됐다. UNIST 주상훈 교수 연구진과 한국에너지기술연구원 박구곤 선임연구원 연구팀은 철 또는 코발트와 같은 값싼 금속과 질소, 그리고 탄소로 이루어진 나노다공성 포피린 탄소 촉매를 개발했다고 24일 밝혔다. 나노다공성 물질은 나노미터 크기의 균일한 기공이 규칙적으로 연결된 물질이고 포피린은 금속과 질소 네 개가 결합한 탄소계 화합물이다. 이번에 개발된 촉매는 제조 비용이 기존 백금계 촉매의 10%로 저렴한데다 성능과 안정성 측면에서도 백금촉매보다 뛰어나 연료전지 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 주상훈 교수는 "수소 연료전지 자동차의 경우 지금까지는 차량 1대당 촉매 제조비용이 1000만원 이상으로 원가부담이 컸으나 새로운 촉매를 적용하면 10분의 1인 100만원 미만으로 줄일 수 있다"며 "이 촉매 개발로 수소 연료전지 자동차의 상용화를 크게 앞당길 것으로 기대한다"고 설명했다. 새로운 촉매는 연료전지의 성능을 좌우하는 산소환원 반응에서의 효율도 백금 촉매보다 80% 가량 높아 현재까지 보고된 비백금계 촉매 중에서 가장 높은 성능을 보였다. 내구성도 백금촉매보다 6배 이상 높았고, 촉매활동을 저하하는 촉매독에 대한 안정성도 훨씬 높았다. 이 촉매는 다른 비백금계 촉매보다 합성 조건이 간단하여 대량합성이 쉽다는 점도 장점이다. 주상훈 교수는 "새로운 나노다공성 포피린 탄소 촉매는 높은 산소환원 반응 성능을 보이면서, 대량생산에 용이한 비백금계 촉매라는 점에서 혁신적인 성과"라며 "가정용 비상전력용 기술로도 사용할 수 있어 전력공급 부족 상황에서 좋은 대비책이 될 것"이라고 덧붙였다. 한편, 이번 연구는 교육부(장관 서남수)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 기본연구자사업 및 한국에너지기술연구원-유니스트 차세대에너지센터, 미래기초과학핵심리더양성사업 그리고 글로벌박사펠로쉽 사업 등의 지원으로 수행했다. 연구결과는 네이처 퍼블리싱 그룹이 발행하는 사이언티픽 리포트지 23일자 인터넷 속보에 게재됐다.