기초과학연구원(IBS)은 열처리 공정만으로 간단하게 백금 기반 연료전지 촉매를 합성하는 기술을 개발했으며 이를 통해 백금 함량 당 연료전지 발전 성능을 기존 대비 2배가량 높였다고 16일 밝혔다.
나노입자연구단 성영은 부연구단장(서울대 화학생물공학부 교수) 연구팀이 개발한 촉매는 백금(Pt)과 코발트(Co) 등 2개 금속 원소가 결합한 구조이다.
탄소 지지체 위에 두 원소를 두고 온도를 900도까지 올리면, 두 금속 원소가 규칙적으로 배열되고 4㎚(나노미터·10억분의 1ｍ) 크기의 결정을 이룬다.
불안정한 코발트 주변을 백금 원자들이 규칙적으로 둘러싸 보호하기 때문에 촉매 성능과 안정성이 매우 뛰어나고, 합성 과정에서 유독한 용매·계면활성제 등이 필요하지 않은 장점이 있다고 연구진은 설명했다.
이 촉매를 장착해 연료전지 성능을 평가했더니 같은 무게 백금을 사용했을 때 기존 전지 대비 2배 가까운 전력을 생산하는 것으로 확인됐다.
연료전지 가격의 40%를 차지하는 값비싼 백금 사용량을 2배 절감할 수 있는 셈으로, 이는 미국 에너지부(DOE)가 제시한 2025년 개발 목표치를 달성한 성능이라고 연구진은 전했다.
연료전지 촉매로 사용되는 백금 가격은 1㎏당 3천만원 이상인 것으로 알려졌다.
성영은 부연구단장은 “연료전지 상용화의 걸림돌이었던 문제를 해결하고, 세계 최고 수준의 연료전지 성능을 확보했다”며 “수소자동차의 산업적 발전은 물론 탄소 중립을 위한 수소 경제 달성에도 크게 이바지할 것”이라고 말했다.