수소연료전지 가격 확 낮춘다.. 합성촉매 개발

유종성 DGIST 에너지공학전공 유종성 교수(오른쪽)와 이하영 석박사통합과정

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 수소연료전지 가격의 40%를 차지하는 백금 촉매를 대체할 새로운 촉매를 개발했다. 마그네슘을 사용하는 이 촉매는 기존 촉매보다 성능도 2.7배 높지만 안정적이기도 해, 더욱 효율 높은 수소연료전지 개발에 기여할 것으로 예상된다.

유종성 대구경북과학기술원 에너지공학전공 교수의 연구팀은 기존 수소연료전지의 백금 촉매보다 더욱 안정적인 신개념 전극 촉매를 개발해 국제 학술지인 ACS 에너지 레터스에 연구 결과를 소개했다고 24일 밝혔다.

백금-마그네슘 합금 촉매의 화학적 조성을 분석한 결과

연구팀은 백금 촉매를 대체할 소재로 마그네슘을 주목했다. 낮은 녹는점과 전자구조적 특성에 따라 높은 안정성을 지닌 촉매 개발이 가능할 것으로 봤다. 이에 따라 마그네슘의 소재적 단점인 쉬운 산화를 막기 위해 마그네슘을 전구체로 사용하는 합성법을 고안했다. 백금염이 담지된 탄소 담지체와 마그네슘 금속 파우더를 섞은 뒤 수소-아르곤 혼합가스에서 650도의 고온 열처리를 진행하는 방법이다. 연구팀은 이 합성법을 통해 마그네슘이 녹아 백금염과 혼합되면서 백금-마그네슘 합금 촉매를 개발했다.

연구팀은 이 촉매의 발전 성능을 나타내는 단위질량당 활성도가 0.43 A/mg으로 기존 백금 촉매 활성도인 0.16 A/mg보다 약 2.7배 성능이 개선된 것으로 나타났다고 밝혔다. 미국 에너지부 기준의 연료전지 안정성 평가도 진행해, 기존 백금 촉매보다 1.5배 더 안정적이라는 평가를 받았다.

유종성 교수는 "이번 연구는 값 비싼 백금 함량을 줄이면서 활성과 안정성을 개선한 값진 성과"라며 "촉매의 합성법 또한 간단해 수소 연료전지 대량생산에 기여할 수 있을 것이며, 후속 연구를 통해 안정적인 친환경 에너지 생산 환경을 조성하는데 앞장서겠다"고 밝혔다.

백금-마그네슘 촉매와 상용 백금 촉매의 연료전지 안정성 평가 분석 그래프

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr