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왼쪽부터 심준형 교수(연구책임자, 교신저자), 박해욱 연구원(공동 제1저자), 서범근 연구원(공동 제1저자). |
[대학저널 이선용 기자] 미래 친환경 자동차로 각광받고 있는 수소차는 배터리가 전기차 대비 짧은 충전 시간과 적은 무게 부담이 장점이다.
하지만 수소차용 연료전지는 고가의 백금 촉매를 다량 사용하기 때문에 수소차 상용화에 큰 걸림돌이 되고 있다.
이런 가운데 최근 백금 촉매의 양을 30% 이하만 사용해도 상용 연료전지 성능을 낼 수 있는 기술이 국내 연구진에 의하여 개발됐다.
고려대학교 기계공학과 심준형 교수 연구팀은 껍질 구조(shell)로 백금 촉매를 합성하는 기술을 개발하여 적은 양의 백금으로도 연료전지 출력과 내구성을 유지할 수 있음을 보이는데 성공했다.
심준형 교수팀은 원자층 박막 공정(ALD)을 이용하여 백금을 지지체 표면에 얇게 코팅해서 ‘백금 껍질 구조(Pt-shell)’를 합성하는데 성공했다. 이를 촉매로 사용했을 때 연료전지 출력은 상용 연료전지과 비교하여 크게 차이나지 않음을 확인한 것이다.
특히, 연구팀은 내구성이 좋은 텅스텐 산화물(WOx)를 백금 지지체로 사용하면 내구성이 획기적으로 향상됨을 확인했다. 수소차 구동을 모사하여 연료전지 시동을 100회 이상 켜고 끄는 것을 반복했을 때, 상용 탄소 지지체 상 백금은 대부분 촉매 기능을 상실한 반면 ALD Pt/WOx 촉매는 성능 변화가 거의 없음을 밝혀냈다.
심준형 고려대 교수는 “내구성 좋은 지지체 상에 껍질 구조로 촉매를 만들면 백금 사용량을 70% 이상 절감하면서도 내구성은 크게 향상시킬 수 있음을 확인했다”며 “이 연구 결과는 수소차 제조 비용 절감 및 내구성 향상에 큰 도움이 될 것으로 기대된다”며 연구 성과의 의의를 밝혔다.
한편, 심준형 교수 연구팀 소속 박해욱, 서범근 연구원이 제1저자로 참여한 이 연구결과는 저명 학술지인 「Applied Catalysis B: Environmental」(IF: 22.1, JCR 분야상위 0.9%) 11월 논문으로 게재됐다.
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