포스텍, 배터리 에너지 변환·저장장치 효율 높이는 기술 개발

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포스텍이 각종 배터리의 에너지 변환 및 저장장치 효율을 높일 수 있는 기술을 개발했다. 폭발위험이 없는 전고체 전지, 차세대 연료전지 개발을 위한 소재로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

포스텍(총장 김도연)은 최경만 신소재공학과 명예교수, 김건중 박사, 장현명 명예교수, 한현 박사 연구팀이 간단한 모델 연구를 통해 에너지 변환과 저장장치 효율을 높일 수 있는 촉매 구조를 새롭게 디자인했다고 21일 밝혔다.

포스텍 신소재공학과 연구팀이 배터리 에너지 변환과 저장장치 효율을 높일 수 있는 기술을 개발했다. 사진은 연구에 참여한 장현명 포스텍 명예교수.
<포스텍 신소재공학과 연구팀이 배터리 에너지 변환과 저장장치 효율을 높일 수 있는 기술을 개발했다. 사진은 연구에 참여한 장현명 포스텍 명예교수.>

기능성 산화물 표면에 금속 나노 촉매 입자를 고르게 분포시키는 연구는 다양한 연료 변환, 에너지 변환·저장 장치에서 유용하게 사용할 수 있다. 산화물 내에 촉매 원자를 임의로 환원해, 나노 촉매 입자 형태로 용출시키는 기법이 지난 10년 동안 활발하게 연구되고 있다.

기존에는 나노 촉매 입자를 진공 증착 공정으로 만들었는데, 이 방법은 제조 시간과 비용이 많이 들고, 열적 불안정성이 높아 한계가 있었다. 하지만 나노 촉매 입자를 용출시키는 방법을 사용하면 나노 촉매 입자의 안정성 문제를 해결할 수 있다. 촉매의 성능을 극대화하기 위해선 나노 촉매 입자의 크기와 분배를 적절하게 조절하는 것이 매우 중요하다.

연구팀은 간단한 모델 연구를 통해 나노 촉매 입자 용출 현상의 특성을 연구했다. 계면 에너지와 격자 변형 에너지가 용출 나노 촉매 입자의 박힘 구조와 크기, 분배에 어떤 변화를 주는지에 대해 연구했다. 그 결과 일반적으로 높은 성능을 보이는 촉매 구조를 디자인하기 위해서는 상대적으로 낮은 계면 에너지와 높은 격자 변형 에너지가 유리하리라는 것을 확인했다.

이 기술이 확장돼 실제 공정에 사용하면 폭발 위험이 없는 전고체 전지, 차세대 연료 전지, 전원이 꺼져도 메모리가 날아가지 않는 차세대 컴퓨팅 정보 저장 메모리 개발과 같은 에너지 변환·저장 장치의 효율을 높이는 소재로 활용될 수 있다.

최경만 교수는 “촉매 에너지 분야뿐만 아니라 다른 분야에서도 응용될 수 있도록 연구 플랫폼을 제공할 것”이라고 밝혔다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com