국내연구진, 저가(低價)로 생산가능한 연료전지 원천기술 최초 개발
서울대학교 공과대학(학장 강태진)의 화학생물공학부 성영은 교수 연구팀은 백금이 최저 5%만 들어간 팔라듐-백금 합금 나노입자를 사용하여 연료전지에서 백금의 양을 획기적으로 줄이면서도 고성능을 보인 연구결과를 화학 분야에서 세계 최고지명도를 자랑하는 ‘앙게반테 케미지 국제판(Angewandte Chemie International Edition, 영향력지수(Impact Factor) 10.031)’ 11월호(2008, 47(48), 9307–9310)에 게재하였다.
이번 연구 결과는 향후 수소경제를 이끌 연료전지의 국내 독자적 원천기술 확보 뿐 아니라 이 분야의 학술적 성과를 냄으로 한국이 이 분야를 주도할 수 있는 가능성을 보여주는 결과이다.
성 교수팀은 고성능 연료전지 촉매 개발을 위한 연구를 진행하던 중 특히 백금-팔라듐 합금 촉매를 사용하면, 수소산화반응이 높아진다는 결과에 주목하였다. 하지만 지금까지 알려진 이론으로는 수소산화반응이 낮아져야 하는데 실험결과는 정반대였다. 성교수팀은 세계최초로 in-situ (제자리) 분석이라는 특수장비를 방사광가속기에 부착하여 관찰한 결과 자발적 수소 흡수 현상으로 팔라듐과 합금된 백금이 수소산화반응에 훨씬 더 유리하게 반응이 일어난다는 것을 처음으로 입증하였다. 어떤 촉매가 어떤 특성을 가져야 수소산화반응에 뛰어난지를 이론적으로 그리고 실제적으로 보여준 결과였다.
연료전지는 수소와 산소의 산화.환원작용을 이용해 전기를 발생시키는 것으로 자동차, 노트북 컴퓨터, 휴대용 전자기기 등을 위한 차세대 동력원으로 각광받고 있다. 대한상의는 오는 2030년 세계 수소연료전지 시장이 연 간 1500억달러 이상 규모를 형성할 것으로 내다봤다. 수소생산-저장-운송-연료 전지 교체수요까지 포함하면 시장규모가 연간 1조달러를 넘어설 것이란 분석도 있다. 수소연료전지 시대에 대비해 미국, 유럽, 일본 등 선진국들은 핵심기술 선점을 위해 정부지원과 시범사업을 활발히 진행 중이다.
현재 연료전지 분야에서는 기존 연구품의 성능을 10%만 올려도 획기적인 연구로 평가되는데, 성 교수팀은 지난 2003년에도 연료전지에 사용되는 탄소나노코일을 공동 개발해 백금 사용량을 크게 줄이는 연료전지 원천기술을 확보하였으며, 그 공로를 인정받아 교육과학기술부와 한국과학기술한림원이 수여하는 제7회 젊은 과학자상을 수상한 바 있다.
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