[더테크=조재호 기자] 카이스트 연구팀이 비싼 백금 촉매를 대체한 양성자 교환막 연료전지(PEMFC)를 개발했다. 가격 경쟁력과 더불어 높은 전력밀도를 구현해 기존 백금계 촉매를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

카이스트는 이진우 생명화학공학과 교수 연구팀이 장세근 국민대학교 교수 연구팀, 백서인 서강대학교 교수 연구팀과 공동연구를 통해 비백금계 촉매 기반 고 전력밀도의 양성자 교환막 연료전지를 개발했다고 7일 밝혔다.

이진우 교수 연구팀은 기존 백금 촉매를 대체할 수 있는 비 백금계 Fe-N-C 촉매로 높은 전력밀도와 가격 경쟁력을 지닌 연료전지를 개발했다. 기존 대체 촉매 중 유력한 후보 물질이었던 M-N-C계 촉매는 PEMFC에서 높은 전력밀도를 구현하는데 한계가 있었다.

연구팀은 M-N-C 촉매 중 하나인 Fe-N-C 촉매의 나노입자 활성점 주변의 결합 정도를 조절해 높은 성능 촉매를 합성했다. 결합 정도를 조절한 촉매가 기존에 개발된 촉매보다 44% 높은 전력밀도를 기록했다. 현재 사용되고 있는 백금 촉매를 대체할 수 있음을 PEMFC에서 보여줬다.

이번에 개발된 비 백금계 Fe-N-C 촉매는 높은 전기화학적 특징으로 기존의 백금 촉매를 대체해 연료전지의 스택 가격 감소와 그에 따른 상용화해 이바지할 것으로 기대된다.

이진우 카이스트 생명화학공학과 교수는 “비 백금계 Fe-N-C 촉매의 결함과 성능의 관계를 밝히고 이를 통해 백금을 전혀 사용하지 않고 높은 전력밀도의 양성자 교환막 연료전지를 개발한 것은 큰 의미를 지녔다”며 “개발된 촉매 및 합성 방법은 귀금속인 백금을 대체해 적용할 수 있을 것으로 기대된다ˮ고 말했다.

이번 연구는 국제 학술지 `어드밴스드 머티리얼스 (Advanced materials)' 10월 13일 온라인으로 게재됐다.