고려대, 수소차 성능 2배 높이는 기술 개발

심준형 기계공학과 교수팀 연구 성과
촉매 성능·연료전지 출력 향상 성공

[이데일리 신하영 기자] 고려대 연구진이 수소차 성능을 2배 향상시킬 기술을 개발했다.

왼쪽부터 연구책임자인 심준형 교수, 제1저자인 서범근 박사과정(사진=고려대 제공)

고려대는 심준형 기계공학과 교수팀이 이러한 연구성과를 얻었다고 25일 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자사업 지원을 받아 수행됐으며 서범근 고려대 박사과정 연구원이 제1저자로 참여했다. 연구결과는 국제 저명 학술지(ACS Sustainable Chemistry & Engineering) 최신호 표지 논문으로 게재됐다.

수소전기차는 미래 친환경 자동차로 주목받고 있지만 연료전지의 상용화가 어렵다는 점이 한계로 지적된다. 수소전기차는 폴리머 전해질 연료전지(PEMFC)에서 수소를 전기로 전환, 이를 에너지원으로 사용하는데 PEMFC는 고가의 백금 촉매를 다량 사용하기 때문이다. 김 교수팀은 활성도 높은 세륨 산화물을 백금 지지체에 코팅해 촉매 성능과 PEMFC 출력을 획기적으로 높이는 데 성공했다.

수소차는 생산 원가의 40%를 연료전지 스택이 차지하고 있으며 스택 원가의 절반 이상이 촉매 관련 비용이다. 따라서 수소차의 상용화를 위해서는 촉매 사용을 줄이거나 최소한의 촉매를 사용, 성능을 극대화시키는 것이 필요하다. 특히 촉매로 사용되는 백금은 대체가 불가한 것으로 알려졌다.

김 교수팀은 같은 양의 백금을 쓰더라도 지지체 상에 세륨 산화물을 먼저 처리하고 사용하면 전기화학 활성도가 2배 이상 상승한다는 점을 확인했다. 이를 통해 제작된 연료전지는 약 1.5배 이상의 출력 향상을 보였다. 연구팀은 경제성과 생산성을 고려해 산화물 코팅을 비진공 에어로졸 공정으로 처리했다.

심준형 교수는 “같은 양의 백금으로 성능을 2배 높이면 수소차 스택 가격을 30% 이상 절감할 수 있다”며 “해당 연구 결과는 수소차와 연료전지의 상용화에 큰 도움이 될 것이며 이러한 성과를 인정받아 표지 논문으로 선정된 것으로 본다”고 설명했다.

신하영 (shy1101@edaily.co.kr)