최근 현대자동차에서 세계 최초로 수소 연료전지 자동차 양산 계획을 발표하면서 수소를 사용하는 차세대 연료전지 기술이 주목받고 있다. 이 가운데 저렴하면서도 효율성이 높은 새로운 촉매가 국내 연구진에 의해 개발돼 눈길을 끌고 있다.

UNIST(총장 조무제) 주상훈 교수 연구진과 한국에너지기술연구원(원장 황주호) 박구곤 선임연구원 연구팀은 철 또는 코발트와 같은 값싼 금속과 질소, 탄소로 이루어진 '나노다공성 포피린 탄소 촉매'를 개발했다.

이 촉매는 기존 사용돼 왔던 귀금속 백금촉매보다 안정성이 뛰어나고 가격이 저렴해 수소 연료전지 등의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다.

이 같은 연구결과는 세계적 권위를 자랑하는 네이처 퍼블리싱 그룹(Nature Publishing Group)이 발행하는 사이언티픽 리포트지(Scientific Reports) 9월 23일자 인터넷 속보로 게재되기도 했다.

현재 수소 연료전지 자동차의 경우 상용화하는 것이 계획되고 있지만 값비싼 백금촉매 사용으로 인해 어려움을 겪고 있다. 또한 백금촉매는 높은 가격 외에도 장시간 운전으로 인해 성능이 급격하게 감소하는 문제점을 가지고 있다.

주 교수 연구팀이 개발한 새로운 촉매는 제조 비용이 기존 백금계 촉매의 10%에 불과하다. 자동자용 연료전지의 경우, 종전 차량 1대당 촉매 제조비용이 1000만 원에 달하지만 새로운 촉매를 적용할 경우 10분의 1인 100만 원 미만으로 줄일 수 있다.

또한 새로운 촉매는 연료전지의 성능을 좌우하는 산소환원 반응에서의 효율도 백금 촉매 보다 80%가량 높아 현재까지 보고된 비백금계 촉매 중에서 가장 높은 성능을 보였다.

주 교수는 "새로운 '나노다공성 포피린 탄소 촉매'는 높은 산소환원 반응 성능을 보이면서도 대량생산에 용이한 비백금계 촉매라는 점에서 혁신적인 성과"라며 "이러한 연료전지 기술은 가정용 비상전력용 기술로도 사용이 가능하기 때문에 최근 있었던 전력공급 부족 사태에 대비할 수 있는 좋은 대비책이 될 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구는 UNIST 나노생명화학공학부 주상훈 교수, 한국에너지기술연구원 박구곤 박사를 비롯해 미국 브룩헤이븐국립연구소(Brookhaven National Lab.) 라도슬라브 아지치(Radosalv Adzic) 박사가 주도했으며 UNIST 천재영 연구원 등이 주요 연구자로 참여했다.

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