경북대 최상일 교수 등 공동연구로

최상일(왼쪽) 경북대 화학과교수.이광렬 고려대 화학과 교수.

수소연료전지에 사용할 수 있는 값싸고 효율이 좋은 고성능 백금화합물 촉매가 국내연구진에 의해 개발됐다.

경북대에 따르면 이 대학 최상일 화학과 교수는 이광렬 고려대 화학과 교수팀과 공동연구를 통해 고효율 백금-니켈 나노 멀티프레임 촉매를 개발했다고 17일 밝혔다. 멀티프레임 촉매는 같은 양의 백금을 사용했을 경우 효율이 백금의 30배에 이르는 것으로 나타나 수소전기차 개발 등에 전기가 될 것으로 기대된다. 이번 연구결과는 나노재료 분야 권위지인 ‘나노 레터스’ 4월호 온라인판에 ‘산소환원반응용 높은 활성과 내구성을 보이는 백금-니켈 멀티프레임 나노촉매’라는 제목으로 실렸다.

연구팀에 따르면 수소연료전지는 수소와 산소의 화학반응으로 전기에너지가 발생하는데, 이 과정에 화학반응을 촉진하는 촉매가 필수다. 지금까지 상용 연료전지엔 백금촉매가 유일하지만 값이 비싼데다 장시간 사용하면 성능이 떨어지는 단점이 있었다.

최 교수 팀은 백금 양은 줄이면서도 성능을 높일 수 있는 연구에 착수했다. 시행착오 끝에 합금성분의 성장속도를 미세하게 조절하는 방법으로 백금-니켈 합금 나노입자 내부에 많은 구멍을 가진 다공성 멀티프레임 구조의 촉매를 얻는데 성공했다.

이번에 개발한 촉매는 백금보다 표면적이 훨씬 넓고, 고체 결정성이 높아 성능이 뛰어나면서 장시간 반응에도 높은 안정성을 나타낸다는 사실을 실험을 통해 확인했다. 백금과 니켈 나노입자를 합금, 비싼 백금사용량을 줄일 수 있어 연료전지 제조단가도 낮출 수 있게 됐다.

최 교수는 “이번에 개발된 촉매가 상용화하면 기존 수소연료전지의 성능을 크게 개선하는 동시에 생산 비용 절감에도 도움이 될 것”이라며 “이번 연구가 연료전지 대중화를 실현하는 계기가 되길 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 지역신산업선도인력양성사업과 기초연구사업(중견연구), 기초과학연구원(IBS) 분자 분광학 및 동력학 연구단의 지원을 받아 수행됐다.

정광진기자 kjcheong@hankookilbo.com

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