KIST, 연료전지 백금 대체용 MOF계 촉매 개발

[테크월드=선연수 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단 유성종 박사팀은 경희대학교 김진수 교수와의 공동연구를 통해, 고가의 백금을 대체해 대량생산할 수 있는 저렴한 촉매를 개발했다.

알칼라인 연료전지 성능을 높이는데 필요했던 백금계열 촉매는 가격이 높고, 생산 지역이 한정적이라는 문제를 안고 있다. 이를 대체하기 위해 탄소계 촉매에 대한 연구들이 진행 중이지만 제품에 적용하기에는 신뢰성의 한계가 있었다.

KIST 연구진은 백금을 대체할 촉매로 꾸준히 언급되기는 했으나, 낮은 생산 수율과 후처리 공정 문제 등 상용화에 어려움을 겪고 있는 금속유기골격체(MOF, Metal Organic Frameworks)를 활용했다. KIST-경희대학교 공동연구진은 스프레이 열분해법을 통 해 코발트와 질소가 도핑된 MOF계 촉매를 개발해냈다. 스프레이 열분해법은 연속적인 공정으로 대량생산할 수 있고, 공업용 가습기를 이용해 입자를 만들기에, 입자를 필요한 구조로 쉽게 제조할 수 있다. 새로 개발한 촉매는 상용 백금 촉매보다 성능이 40% 향상된 결과를 보였다.

KIST 유성종 박사는 “본 연구는 스프레이 열분해법의 도입을 통해 MOF계열 촉매의 성능 향상뿐만 아니라 MOF재료의 대량생산의 가능성도 가지고 있다. 연료전지 산소환원반응 촉매 분야, 흡착제, 배터리 분야 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것”이라고 연구 의의를 밝혔다.