국내 연구팀이 그래핀에 준금속 ‘안티몬’을 입혀 재사용할 수 있는 연료전지 촉매를 개발했다. 현재 기업에 기술 이전해 상용화를 추진하고 있어 1~2년 안에 새로운 연료전지가 개발될 것으로 기대된다.
백종범 울산과학기술대학교(UNIST) 교수팀은 기계화학적 공정으로 안티몬을 그래핀에 입혀 세계 최초로 죽지 않는(die-hard) 연료전지 전극소재를 개발했다고 26일 밝혔다.
고성능 연료전지는 친환경 발전장치, 수소자동차 등 그린 산업 핵심으로 꼽힌다. 연료전지는 촉매를 이용해 연료와 산소 간 화학반응으로 전기 에너지를 생산한다. 기존에 주로 사용하던 촉매 백금은 높은 가격과 성능 등에 제약이 있었다.
최근에는 그래핀이 백금 촉매 대안으로 부각되고 있다. 그래핀은 탄소로만 구성된 중성적 특성으로 인해 촉매로 이용하면 전기 화학적 활성이 낮고 이종원소를 도입해 활성을 높여야한다. 현재 기술로는 금속이 아닌 원소인 질소·인·황 등을 도입하는 것이 가능하지만 이 원소들은 그래핀 결정을 손상시켜 그래핀 우수성을 잃는 문제가 있다.
UNIST 연구팀은 기계화학적 공정인 볼밀링을 통해 최초로 준금속 중 하나인 안티몬을 그래핀 가장자리에만 선택적으로 입히고 전기화학적 활성도를 극대화하는 연료전지용 소재를 개발하는 데 성공했다. 그래핀 결정을 손상하지 않으면서 계속 사용해도 안정적이고 우수한 산소환원용 촉매 특성을 발현시킬 수 있다.
백종범 교수는 “준금속인 안티몬을 그래핀에 쉽게 도입할 수 있게 돼 완전히 새로운 특성을 가진 그래핀 제조가 가능해졌고, 보다 다양한 분야로 상용화할 수 있는 가능성을 열었다”며 “이 기술이 포함된 그래핀 대량생산 기술은 지역기업인 덕양에 이전해 양산 준비 중으로, 지역산업 발전과 국가산업용 원천소재 공급에 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
연구성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’ 22일자에 게재됐다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
