공기 중 산소를 이용해 충·방전하는 '금속-공기전지(MAB)' 성능을 높여줄 새로운 촉매가 개발됐다.
울산과학기술원(UNIST·총장 이용훈)은 김건태 에너지 및 화학공학부 교수팀이 MAB에 적용해 충전·방전 성능을 동시에 높일 수 있는 복합촉매 개발에 성공했다고 10일 밝혔다.
복합촉매는 페로브스카이트 촉매 위에 금속촉매를 원자 두께로 얇게 씌운 형태다.
MAB는 음극에 있는 금속과 양극(공기극)에서 받아들이는 산소가 전자를 주고받는 산화환원반응을 일으켜 충·방전하는 이차전지다. 가볍고 전기 저장용량이 커 차세대 전기차 전지 후보로 꼽힌다.
MAB 성능은 공기극에서 일어나는 산화환원반응 정도가 결정하므로 이 반응을 촉진할 촉매가 중요하다. 기존 백금(Pt)촉매는 비싸고 안정성이 낮았다. 성능과 가격을 만족하는 '페로브스카이트 촉매'가 제시됐으나, 충전이나 방전 가운데 한쪽 반응만 활성화되는 문제를 안고 있었다.
김 교수팀은 각각 충전과 방전 반응이 뛰어난 두 종류 촉매를 결합한 복합촉매로 이 문제를 해결했다.
충전 반응이 좋은 금속촉매(코발트 산화물) 위에 방전 반응이 우수한 망간 기반 페로브스카이트 촉매(LSM)를 얇게 증착해 하나로 만들었다. 증착 과정을 20번 정도 반복할 때 두 촉매 시너지 효과는 최적이 됐다.
김건태 교수는 “값싸고 효율 높은 촉매를 MAB 공기극에 적용하면 MAB 상용화를 한층 빨리 이룰 수 있다”면서 “차세대 공기극 소재 개발에 새로운 방안을 제시한 연구”라고 말했다.
이번 연구에는 레이몬드 코테와 존 보 펜실베이니아대 교수, 정후영 UNIST 연구지원본부 교수가 참여했다. 연구결과는 나노에너지 최근 온라인 판에 실렸다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
