국내 연구진, 수소차 연료전지 ‘1000분의 1 가격’ 촉매 개발

철-질소-탄소-인 원자분산촉매의 투과 현미경 이미지(위)와 고활성 메커니즘(아래)(KAIST 제공)/뉴스1

국내 연구진이 수소자동차 연료전지에 사용되는 촉매에 비해 가격이 1000분의 1 수준인 소재를 개발했다.

KAIST는 22일 신소재공학과 조은애 교수 연구팀이 포스텍 화학공학과 한정우 교수 연구팀과 공동으로 백금을 대체할 수 있는 비귀금속 촉매를 개발했다고 밝혔다.

수소전지차에 사용되는 ‘양이온 교환막 연료전지’는 전기화학 반응 속도를 높이기 위해 전극에 많은 양의 백금 촉매를 사용한다. 연구팀은 백금을 대신할 ‘단일 원자 철·질소·탄소·인 소재’를 개발했다. 이 소재는 탄소에 아주 적은 양의 철 원소가 원자 단위로 분산돼 있고 주변을 질소와 인이 결합하는 구조다. 이 소재는 차세대 ‘음이온 교환막 연료전지’에도 촉매로 쓸 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.

연구 결과는 미국 촉매 분야 국제 학술지 ‘ACS 카탈리시스’의 지난달 3일 온라인판에 게재됐다. 조 교수는 “연료전지는 복잡한 반응 장치여서 새로운 촉매가 개발되더라도 실제 적용하기는 어려운 경우가 많다”며 “이번에 개발한 소재는 기존 양이온 교환막은 물론이고 차세대 음이온 교환막에도 적용할 수 있다는 점이 특징”이라고 설명했다.

지민구 기자 warum@donga.com