국내 연구진, 비싼 백금 대체할 촉매 제작 기술 개발

국내 연구진이 무한 반복 사용할 수 있는 연료전지용 촉매를 적은 비용으로 만들 수 있는 기술을 개발했다.

울산과학기술대학교(UNIST) 백종범 교수팀은 그래핀에 준금속인 안티몬을 입히는 방법으로 이런 촉매를 개발했다고 26일 밝혔다.

연료전지는 수소와 알코올 등이 산소와 반응할 때 전기가 나오는 원리를 이용해 전기를 생산하는 장치다. 최근 친환경차와 발전소 등에 쓰이는 경우가 많아지고 있다.

촉매는 연료전지에서 화학 반응을 촉진하는 역할을 한다. 기존에는 주로 백금을 촉매로 썼는데, 값이 비싸고 성능도 제한적인 것이 단점으로 꼽혔다. 최근에는 탄소 원자가 벌집 모양으로 연결된 얇은 막 형태인 그래핀이 백금의 대안 중 하나로 떠올랐다.

그래핀을 촉매로 활용하려면 다른 원소를 입혀 전기화학적 활성을 높이는 것이 필요하다. 기존에는 비금속 원소인 질소나 인, 황 등을 썼는데 그래핀 결정을 손상하는 단점이 있었다.

연구진은 준금속(금속과 비금속의 중간 형태)의 일종인 안티몬을 그래핀의 가장자리에 입힌 촉매를 개발했다. 이렇게 하니 전기화학적 활성도가 높아지면서 그래핀 결정을 손상하지 않는 것으로 나타났다.

연구진은 또 이 촉매가 계속 사용해도 안정적이고 우수한 특성을 갖췄다고 덧붙였다. 그래핀에 준금속을 도입한 것은 이번이 처음이다. 연구진은 이 기술을 지역 중소기업이 이전해 상용화를 추진하고 있다.

백종범 교수는 "준금속인 안티몬을 그래핀에 쉽게 도입하게 되면서 새로운 특성을 가진 그래핀의 제조가 가능해졌다"면서 "보다 다양한 분야로 상용화될 수 있는 가능성을 연 데 의미가 있다"고 말했다.

연구결과는 학술지 네이처 커뮤니케이션스 최근호에 게재됐다.