나노입자연구단, 성능 안전 확인
정부가 2040년까지 '수소차 620만대 생산'이라는 청사진을 제시한 가운데, 수소차의 동력인 연료전지를 저렴한 가격에 공급하면서 성능을 높일 수 있는 새로운 촉매기술이 개발됐다. 기존 수소차가 안고 있는 낮은 내구성과 효율 및 성능 향상을 위한 원천 기술로 쓰여 수소연료전지 자동차 산업 발전에 기여할 것으로 전망된다.
IBS(기초과학연구원) 나노입자연구단(단장 현택환)은 수소자동차 연료전지 촉매 가격을 10분의 1 수준으로 줄이면서 안정성을 높일 수 있는 새로운 촉매를 개발했다고 11일 밝혔다.
연료전지를 촉매를 이용해 수소 등의 연료와 산소를 반응시켜 전기를 생산한다. 에너지 변환 효율이 70% 수준으로 높고, 부산물로 물만 발생하기 때문에 친환경 에너지원으로 주목받고 있다. 하지만, 현재 촉매로 쓰이는 백금은 1㎏당 가격이 1억원에 달할 정도로 고가이고, 사용할수록 성능이 급격히 떨어지는 불안정성 문제를 안고 있다.
연구팀은 크기가 서로 다른 기공(구멍)이 뚫린 '계층적 다공 나노구조'를 기반으로 새로운 구조의 탄소 기반 나노 촉매를 만들었다. 이 나노 촉매는 지름을 기준으로 마이크로(2㎚ 미만), 메조 기공(2∼50㎚), 마크로 기공(50㎚ 이상) 등 세 종류의 기공이 있는 데, 지름이 2∼50㎚ 크기인 메조 기공은 화학반응이 일어나는 촉매의 표면적을 넓혀 전기화학적 활성을 높이는 역할을 하는 것으로 나타났다. 또 마크로 기공은 산소 분자를 빠르게 촉매 활성점으로 이동시켜 성능 향상에 기여했다.
연구팀은 촉매를 실제 연료전지에 적용해 구동 성능을 분석한 결과, 성능이 일관되게 향상되면서 1만회 이상 구동해도 활성 저하 없이 안정된 성능을 유지한다는 사실을 확인했다.
성영은 부연구단장은 "연료전지 가격의 40%를 차지하는 값비싼 백금 촉매 사용과 낮은 내구성 문제를 동시에 해결할 수 있는 원천기술로 수소경제 시대를 맞아 수소차 등 다양한 분야에 널리 쓰일 것"이라고 말했다.
한편 이 연구성과는 화학분야 국제 학술지 '미국화학회지(JACS, 6일자)' 표지논문으로 선정됐다.
대전=이준기기자 bongchu@
IBS(기초과학연구원) 나노입자연구단(단장 현택환)은 수소자동차 연료전지 촉매 가격을 10분의 1 수준으로 줄이면서 안정성을 높일 수 있는 새로운 촉매를 개발했다고 11일 밝혔다.
연료전지를 촉매를 이용해 수소 등의 연료와 산소를 반응시켜 전기를 생산한다. 에너지 변환 효율이 70% 수준으로 높고, 부산물로 물만 발생하기 때문에 친환경 에너지원으로 주목받고 있다. 하지만, 현재 촉매로 쓰이는 백금은 1㎏당 가격이 1억원에 달할 정도로 고가이고, 사용할수록 성능이 급격히 떨어지는 불안정성 문제를 안고 있다.
연구팀은 크기가 서로 다른 기공(구멍)이 뚫린 '계층적 다공 나노구조'를 기반으로 새로운 구조의 탄소 기반 나노 촉매를 만들었다. 이 나노 촉매는 지름을 기준으로 마이크로(2㎚ 미만), 메조 기공(2∼50㎚), 마크로 기공(50㎚ 이상) 등 세 종류의 기공이 있는 데, 지름이 2∼50㎚ 크기인 메조 기공은 화학반응이 일어나는 촉매의 표면적을 넓혀 전기화학적 활성을 높이는 역할을 하는 것으로 나타났다. 또 마크로 기공은 산소 분자를 빠르게 촉매 활성점으로 이동시켜 성능 향상에 기여했다.
연구팀은 촉매를 실제 연료전지에 적용해 구동 성능을 분석한 결과, 성능이 일관되게 향상되면서 1만회 이상 구동해도 활성 저하 없이 안정된 성능을 유지한다는 사실을 확인했다.
성영은 부연구단장은 "연료전지 가격의 40%를 차지하는 값비싼 백금 촉매 사용과 낮은 내구성 문제를 동시에 해결할 수 있는 원천기술로 수소경제 시대를 맞아 수소차 등 다양한 분야에 널리 쓰일 것"이라고 말했다.
한편 이 연구성과는 화학분야 국제 학술지 '미국화학회지(JACS, 6일자)' 표지논문으로 선정됐다.
대전=이준기기자 bongchu@
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