조은애 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 교수.조은애 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 교수 연구팀이 백금 사용량을 90％ 줄이는 동시에 수명을 2배 늘리는 연료전지 촉매를 개발했다.
연료전지는 대기오염 물질을 배출하지 않는 친환경 발전 장치지만 전극 촉매로 쓰이는 백금이 비싸다는 문제가 있다. 산소환원반응 활성과 내구성 측면에서 상용화가 어렵다는 점도 한계로 꼽힌다.
연구팀은 기존 백금 기반 촉매 산소환원반응 활성과 내구성을 높이는 데 초점을 뒀다. 우선 백금과 니켈 합금 촉매를 합성하고 성능 증진을 위해 여러 금속 원소를 도입, 갈륨이 가장 효과적이라는 사실을 확인했다. 연구팀은 백금·니켈 합금 촉매를 팔면체 형태 나노입자로 만들어 그 표면에 갈륨을 첨가해 기존 백금 촉매보다 성능이 12배 좋아진 것을 확인했다.
이 촉매로 실제 연료전지도 만들 수 있었다. 해당 전지는 백금 사용량을 줄여 제조가격이 30％가량 저렴하면서도 수명이 2배 이상 길다고 연구팀은 설명했다.
조 교수는 “연료전지 가격 저감과 내구성 향상을 동시에 달성한 성과”라며 “수소전기차나 발전용 연료전지의 시장 경쟁력을 높이는 데 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다. 연구는 에너지기술평가원, 한국연구재단 기후변화대응사업, 국방과학연구소 지원 등을 통해 수행했다. 임정훈 연구원이 1저자로 참여한 연구 논문은 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 4월호에 실렸다. /고광본 선임기자 kbgo@sedaily.com
