고려대 연구진, 수소전지 상용화 앞당길 기술 개발

심준형 기계공학과 교수팀 연구성과
고비용 백금 촉매 줄이는 기술 개발
“30% 이하로 사용해도 성능 확인”

[이데일리 신하영 기자] 고려대 연구진이 수소연료전지의 상용화를 앞당길 기술을 개발했다. 수소연료전지에 포함되는 백금 촉매의 양을 30% 이하로 줄일 수 있는 기술이다.

왼쪽부터 심준형 교수, 박해욱 연구원, 서범근 연구원(사진=고려대)

고려대는 심준형 기계공학과 교수팀이 이러한 연구성과를 거뒀다고 14일 밝혔다. 이번 연구에는 박해욱·서범근 연구원이 논문 제1저자로 참여했다. 연구결과는 저명 국제학술지(Applied Catalysis B: Environmental) 11월호에 게재됐다.

수소차는 미래 친환경 자동차로 각광받고 있지만, 고가의 백금 촉매를 다량으로 사용해야 한다는 점이 수소연료전지 상용화의 걸림돌로 작용하고 있다. 심 교수팀은 백금 촉매를 기존 대비 30%만 사용해도 연료전지 성능을 낼 수 있는 기술을 개발했다. 껍질 구조(shell)로 백금 촉매를 합성하는 기술을 개발, 적은 양의 백금으로도 출력·내구성을 유지할 수 있는 기술이다.

통상 수소차 생산 원가의 40%는 연료전지가 차지한다. 이어 전지 원가의 절반 이상을 차지하는 것이 백금 촉매 관련 비용이다. 수소차를 상용화하려면 백금 촉매 사용량을 줄여야 하는 것이다.

연구팀은 원자층 박막 공정(ALD)을 이용, 백금을 지지체 표면에 얇게 코팅해 백금 껍질 구조(Pt-shell)를 합성했다. 이를 촉매로 사용한 연료전지의 출력은 상용 연료전지와 비교해 큰 차이를 보이지 않았다. 특히 내구성이 좋은 텅스텐 산화물(WOx)을 백금 지지체로 사용하면 내구성이 획기적으로 높일 수 있음을 확인했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자사업의 지원을 받아 수행했다. 심준형 교수는 “내구성 좋은 지지체 상에 껍질 구조로 촉매를 만들면 백금 사용량을 70% 이상 절감하면서도 내구성은 크게 향상시킬 수 있음을 확인했다”며 “이번 연구 결과는 수소차 제조 비용 절감과 내구성 향상에 큰 도움이 될 것”이라고 기대했다.

신하영 (shy1101@edaily.co.kr)