수소연료전지 성능 21배로 높였다

↑ KAIST 연구진이 개발한 나노촉매기술 모식도. 연료전지 전극 표면에 금속나노입자를 도포해 촉매 활성을 극대화 하는 원리다.

국내 연구진이 새로운 나노촉매기술로 수소연료전지의 성능을 기존보다 21배 높이는 데 성공했다.
KAIST 신소재공학과의 정우철·김상욱 교수와 충남대 김현유 교수 등 공동 연구진은 금속나노입자를 이용해 수소연료전지의 성능을 대폭 높일 수 있는 나노촉매기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지' 3월호 표지논문으로 18일자 온라인판에 게재됐다.
10㎚(나노미터·1㎚는 10억분의 1m) 이하 크기의 금속나노입자는 극소량으로도 높은 촉매 활성을 보일 수 있어 최근 에너지 및 환경 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 하지만 가격이 매우 비싸고 높은 온도에서는 입자들이 뭉쳐 성능이 떨어진다는 문제가 있었다.
이런 문제를 해결하기 위해 연구진은 금속 나노패턴기술을 활용해 산화물 연료전지 전극 표면에 10㎚ 크기의 균일한 금속나노입자들을 균일하게 합성했다. 그 결과 고온에서도 촉매 성능이 떨어지지 않았고 0.015원 상당의 백금 300ng(나노그램·1ng은 10억분의 1g)만으로도 연료전지의 성능이 기존보다 21배로 높아진 것으로 나타났다.
이 기술은 백금 외에도 팔라듐, 금, 코발트 등 흔히 쓰이는 다른 금속 촉매에 활용할 수 있다. 정 교수는 "값비싼 촉매의 양을 단순히 늘리는 방식을 탈피해 적은 양의 나노입자로 고성능 연료전지를 개발할 수 있는 새로운 길을 열었다"이라며 "이번 연구 결과는 연료전지뿐만 아니라 물 분해 수소생산장치 등 금속 촉매가 사용되는 다양한 산업 분야에 적용할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
[송경은 기자]