[투데이에너지 장성혁 기자] 연료전지와 리튬-공기전지에 이용할 수 있는 값싼 촉매가 개발돼 화제다. 기존 촉매로 사용되고 있는 백금계 촉매 가격대비 1% 채 되지 않는다.
UNIST(울산과기원, 총장 정무영)는 김건태·백종범 에너지 및 화학공학부 교수팀이 수소연료전지나 금속-공기전지에 사용될 수 있는 ‘철-탄소 복합체 촉매’를 개발했다고 14일 밝혔다.
철과 그래핀을 활용해 제조된 이 촉매는 기존 백금계 촉매를 대체할 수 있는 성능은 물론 싼 제조가격으로 특히 주목받고 있다. 백금계 촉매는 8~9만원/g인데 비해 개발된 촉매는 200~300원/g이면 제조할 수 있는 것으로 알려졌다. 실제 대량생산에 나설 경우 연료전지 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
개발된 촉매는 기존에 사용하고 있는 볼밀링·전기방시기법 공정을 이용한다. 이 때문에 제작공정이 간단하고 대량생산도 가능하다는 것이 개발팀의 설명이다.
생산방식은 이렇다. 먼저 볼밀링 공정을 가하면 그래핀에 질소나 철 등이 합성된다. 합성된 그래핀 나노 플레이트를 다시 나노섬유 용액에 넣은 후 전압을 걸어주는 전기방사기법을 사용하면 탄소복합체 섬유(Fe@NGnp-CNF)가 만들어지는 원리다.
연구를 주도한 주용완 연구교수는 “잘 알려진 공정으로 제조한 철-탄소 복합체는 귀금속 촉매를 사용하는 여러 전지에서 활용할 수 있다는 점에서 주목된다”라며 “공정이 간단하고 대량생산이 가능하다는 것이 이번 연구의 핵심”이라고 말했다.
김건태 교수는 “개발된 촉매는 산화그래핀을 비롯한 기존 탄소 촉매에 비해 내구성과 성능이 뛰어나 다양한 촉매 과학에 활용될 수 있다”라며 “특히 리튬-공기전지와 연료전지 등 최근 떠오르는 기술의 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다.
한편 이번 연구결과는 세계적인 권위지인 어드밴스드 사이언스(Advanced Science) 12월호에 게재됐으며 내용의 우수성을 인정받아 표지로도 선정됐다.