발상의 전환을 통해 수소자동차 연료전지의 필수 원천 기술이 포스텍 연구팀에 의해 개발됐다.
포스텍 WCU 박문정 교수(첨단재료과학부)와 박사과정 김성연 씨팀은 물을 용매로 이용하지 않으면서도 최대 180도에서 높은 수소 전도율을 보여 백금 촉매의 일산화탄소 피독현상을 방지할 수 있는 고분자-이온성 액체 나노 구조체를 세계 최초로 개발했다.
이번 연구는 `이온전도성 물질로만 되어 있는 전해질의 전도성이 크다`는 통념을 뒤집는 기술로, 지금까지 수소 연료전지에 사용되어 온 미국 듀퐁(DuPont)사의 `나피온(Nafion)`보다 생산비용은 낮췄으면서도 165℃의 고온에서도 전도성면에서 우수한 성능을 보여 연료전지 원천기술을 확보했다는 점에서 의의가 크다.
이번 연구결과는 과학전문지 네이처의 자매지인 `네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)` 온라인 속보를 통해 게재됐다. 특히 이번 연구결과는 미국 에너지관리국(DOE)가 정한 수소연료전지 전해질의 개발목표(습도 25% 환경, 120℃ 이상의 온도에서 작동 가능, 2009년)를 훨씬 상회하는 수준으로 나타나 눈길을 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 나피온의 3배가 넘는다.
이 신물질은 이온성 액체의 농도를 증가하거나 고분자를 변화시키는 것만으로도 기능을 자유자재로 조절할 수 있으며 탄소와 수소로만 이루어진 물질로 생산비용도 기존보다 10배 가량 절감할 수 있다는게 연구팀의 설명이다.
박문정 교수는 “이번 개발한 신물질은 물이 없고 고온인 환경에서도 뛰어난 전도성을 보여 연료전지 기술 개발에 큰 역할을 할 것으로 기대한다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 지원하는 세계수준의 연구중심대학 육성사업(WCU)의 지원을 받아 수행했다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.co.kr
