국내 연구진이 수소연료전지 수명을 획기적으로 늘릴 수 있는 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST·원장 윤석진)은 김진영 수소·연료전지연구센터 연구원, 김종민 물질구조제어연구센터 연구원이 정연식 한국과학기술원(KAIST) 교수와 20나노미터(㎚)급 초미세 인쇄 기술을 활용해 탄소를 사용하지 않는 새로운 백금 나노구조 전극을 개발했다고 8일 밝혔다.
연구진은 안정적인 백금 촉매를 만들기 위해 쉽게 부식되는 탄소 입자를 사용하지 않고 인쇄공정을 여러 번 반복해 20㎚급 백금 구조물을 적층하는 초미세 공정을 개발했다. 개발 전극은 철골 건축물과 닮아 구조물 사이에 넓은 통로가 있다. 연료전지 내부 산소, 수소, 물 이동이 원활해졌고 기존 10분의 1 이하로 두께도 얇다.
상용 촉매 전극의 72% 성능이 감소하는 가혹 조건(5000번 반복 구동)에서 연구진이 개발한 전극은 18% 성능만 감소했다. 내구성이 3배 이상 향상됐을 뿐만 아니라 연료전지 출력 또한 27%가량 향상되는 결과를 얻었다.
김진영 박사는 “초미세 인쇄 기술을 통해 개발한 촉매는 전극 내구성 및 성능을 획기적으로 향상시켜 수소연료전지의 경제성을 확보할 수 있다”고 말했다.
정연식 KAIST 교수는 “연료전지뿐만 아니라 촉매, 센서, 배터리 등 다양한 전기화학 응용 분야에서 활용을 기대한다”고 밝혔다.
한편 이번 연구에는 주현철 인하대 교수가 참여해 연료전지 전극 내 유체 거동 시뮬레이션을 분석했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 KIST 주요 사업, 기후변화대응사업, 글로벌프론티어사업을 통해 수행됐다. 연구 결과는 국제 과학 저널인 'Science Advances' (IF: 14.136, JCR 분야 상위 6.164%) 최신 호에 게재됐다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
