에너지연, 이차·연료전지 내구성 잡는 그래핀 코팅 기술 액트로에 이전

국내 연구진이 이차전지와 연료전지 내구성을 획기적으로 높이는 기술을 개발, 사업화에 성공했다.

한국에너지기술연구원은 김희연 고온에너지전환연구실 책임연구원팀이 연료전지 촉매 및 이차전지 전극 물질 표면에 다공성 그래핀셸을 코팅하는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

이를 활용해 연료전지 전극용 백금이나 백금-전이금속 합금 촉매, 이차전지 전극용 실리콘산화물에 적용해 내구성을 200% 이상 향상시킬 수 있다.

구멍이 뚫린 다공성 그래핀을 활용했다. 다공성 그래핀은 껍질은 신축성, 보호 효과를 가진다. 이차전지에서는 충·방전 시 팽창·수축에 탄력적으로 반응하면서 수명 저하를 근본적으로 억제할 수 있다.

연료전지 전극용 촉매에서도 촉매 표면에 코팅된 다공성 그래핀셸 보호 효과로 촉매 입자 응집, 부식, 탈락을 억제할 수 있다. 더불어 그래핀셸에 뚫린 구멍을 통해 반응물이 쉽게 이동할 수 있어 촉매 성능 저하를 최소화할 수 있다.

다공성 그래핀을 코팅한 연료전지용 백금 촉매

연구진은 이런 다공성 그래핀을 화학기상증착 공정을 응용, 연료전지용 백금계 촉매 및 이차전지 전극용 실리콘 나노입자 표면에 코팅했다. 이런 기술 공정은 매우 간단하고, 처리 시간이 수 초에서 수 분 내외로 짧다. 온도와 반응물의 농도 조절만으로 그래핀쉘 형상과 두께를 조절할 수 있다. 촉매 10㎏ 코팅에 원료비가 수백원에 불과하다.

개발 기술은 국내 정밀부품 제조 전문기업인 액트로에 이전했다.

지난 6일 대전 에너지연 본원에서 이전 체결식을 가졌다.

에너지연과 액트로는 지난 6일 다공성 그래핀 코팅 기술 이전 계약 체결식을 가졌다. 사진 왼쪽부터 하동길 액트로 대표, 김희연 에너지연 책임연구원, 김종남 에너지연 원장.

액트로는 이전 기술을 기반으로 전극 소재를 양산할 계획이다. 대부분 수입에 의존하던 전극 소재를 국산화하고 관련 해외 시장 개척도 목표로 두고 있다.

김희연 책임연구원은 “이번 기술이전은 국내 자체 기술로 개발한 순수 원천 소재 기술 사업화로써 매우 드문 사례”라며 “K-소부장 기술을 바탕으로 한 수소경제 및 친환경 에너지 시스템 인프라 구축에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

하동길 액트로 대표는 “미래 성장 먹거리를 선정해 투자 및 추가증설 계획을 수립했다는 데 의의가 있다”며 “향후 원천기술 및 관련 소재 기업들과 시너지를 통해 입지를 강화하겠다”고 밝혔다.

김영준기자 kyj85@etnews.com