[대한민국 과학자]주상훈 UNIST 에너지및화학공학부 교수

“저렴하고 성능 좋은 연료전지 촉매를 개발해 전기자동차 상용화를 앞당기고 싶습니다.”

주상훈 UNIST 에너지및화학공학부 교수는 전기화학 촉매 분야의 촉망받는 신진 연구자다. 지난 2010년 UNIST 교수 임용 후 줄곧 비백금계 연료전지 촉매 연구에 집중해왔다. 값 비싸고 내구성이 약한 백금을 대체할 수 있는 비금속 연료전지 촉매 연구는 관련 업계와 연구계의 최대 화두다.

주 교수는 그동안 네이처, 네이처 머티리얼스 등 저명 학술지에 80여편의 논문을 발표했다. 발표 논문은 8400회 이상 SCI 저널에 인용됐다. 이 같은 성과로 지난 2010년 청암신진교수 펠로에 선정됐고, 2011년에는 지식창조대상을 받았다.

대표적인 연구개발 성과는 지난해 9월 발표한 ‘철과 질소를 함유한 나노다공성 탄소 촉매’ 개발이다. 이 촉매는 고분자 전해질형 연료전지용 촉매 반응 결과, 활성 및 내구성에서 기존 백금 촉매를 능가하는 성능을 나타냈다. 학계와 연구계는 연료전지 자동차 상용화의 큰 걸림돌인 값비싼 백금 촉매를 대체할 수 있는 돌파구를 열었다고 평가했다.

지난 4월에는 현재까지 개발된 비금속계 촉매 중 가장 높은 성능을 지닌 탄소 촉매 개발에 성공했다. 연구 성과를 담은 논문은 ‘앙게반테 케미’의 가장 주목받는 논문(핫 페이퍼)으로 뽑혔다.

현재 그는 분자 또는 원자 수준에서 촉매 반응이 왜 좋아지는 지, 어떻게 설계하면 성능이 극대화할 수 있는지를 집중 연구하고 있다.

이와 관련 헤테로 원자를 도핑한 나노다공성 탄소 촉매, 즉 비금속계 연료전지용 촉매의 전기화학적 활성 및 반응속도는 촉매의 일함수와 반비례한다는 사실을 규명해 미국화학회지에 발표하기도 했다.

주 교수는 “비금속계 촉매의 성능이 백금계 촉매에 근접하는 수준으로 향상됐지만, 과학자로서 더 중요한 일은 이러한 촉매가 작동하는 원리를 규명하는 일”이라고 말했다.

학제 간 융합연구도 빼놓을 수 없는 성과다. 학내 타 학부와 융합연구를 통해 고성능 흡착 및 분리 물질로 사용할 수 있는 나노 다공성 금속산화물의 간단하고 저렴한 합성법을 개발했다. 이 연구 결과 또한 미국화학회지에 발표해 학계의 주목을 받았다.

주상훈 교수는 “새로운 에너지원인 연료전지는 기존 화석연료를 대체할 수 있는 가장 유망한 소재이자 기술”이라며 “연료전지의 잠재력과 가능성을 깨워 국가 대표산업을 만드는데 기여하겠다”고 말했다.

울산=임동식기자 dslim@etnews.com