'수소 자동차' 연료전지 필수 원천기술 개발

포스텍 박문정 교수·박사과정 김성연씨

(왼쪽) 박문정교수, (오른쪽) 김성연

'수소 자동차' 연료전지의 필수 원천 기술이 포스텍 연구팀에 의해 개발됐다.

이번 기술은 지금까지 수소 연료전지에 사용돼 온 미국 듀퐁사의 나프이온보다 생산비용은 낮췄으면서도 165℃의 고온에서도 전도성 면에서 우수한 성능을 보여 연료전지 원천기술을 확보했다는 점에서 기대된다.

포스텍 첨단재료과학부·화학과 박문정(33) 교수와 박사과정 김성연(25)씨 팀은 물을 용매로 이용하지 않으면서도 최대 180℃에서 높은 수소 전도율을 보여 백금 촉매의 일산화탄소 피독현상을 방지할 수 있는 고분자-이온성 액체 나노구조체를 세계 최초로 개발했다.

과학전문지 네이처 자매지인 네이처 커뮤니케이션 온라인 속보(5일자, 현지시간)를 통해 게재된 이번 연구결과는 미국 에너지관리국이 정한 수소연료전지 전해질의 개발목표(습도 25% 환경, 120℃ 이상의 온도에서 작동 가능)를 훨씬 상회하는 수준으로 나타나 관심을 모으고 있다.

박 교수팀이 개발한 이 물질은 습기가 없는 165℃의 고온에서 최대 0.045 S/cm의 전도율을 보였으며 이는 같은 온도에서 최대 0.014 S/cm인 나프이온의 3배가 넘는다.

유연하고 내구성이 좋은 이 신물질은 이온성 액체의 농도를 증가하거나 고분자를 변화시키는 것만으로도 기능을 자유자재로 조절할 수 있으며 탄소와 수소로만 이뤄진 물질로 나프이온에 비해 생산비용도 10배 정도 절감할 수 있다.

박 교수는 "자동차용 수소연료전지를 상용화하기 위해서는 전지의 성능을 저해하는 백금촉매의 일산화탄소 피독문제를 해결할 수 있는 120℃ 이상의 고온, 무가습 환경에서 높은 수소 전도율을 보이는 전해질 개발이 필수적'이라며 "이 신물질은 기존에 발표됐던 고분자 전해질 물질 가운데서도 물이 없고 고온인 환경에서도 뛰어난 전도성을 보여 연료전지기술 개발에 큰 역할을 할 것으로 기대된다"고 말했다.

포항·이상원기자 seagull@msnet.co.kr

용어풀이-일산화탄소(CO) 피독현상: 연료전지의 촉매로 사용되는 백금에 일산화탄소가 흡착돼 활동 가능 면적이 급격하게 줄어들면서 전지 전체의 성능을 떨어뜨리는 현상.

-S/cm:전도도의 단위. 1cm당 1Siemen이라는 의미로, 1Siemen은 1/옴(ohm)이다.