이영무 한양대 총장이 교신저자로 참여해 재임 중 세계적 학술지 네이처에 논문을 게재하는 성과를 냈다. `연구하는 총장`의 모범사례로 대학 총장의 새 패러다임을 열었다.
이 총장팀(한양대 에너지공학과)은 고온, 저가습 조건에서도 작동이 가능한 연료전지분리막을 개발했다. 현재 정체 상태인 연료전지 실용화 연구의 패러다임을 바꿀 연구로 평가받는다.
향후 상용화되면 수소연료전지 차량의 핵심 부품인 수소연료전지 분리막 가격을 현재의 10분의 1 수준으로 낮출 것으로 기대된다. 바닷물(해수)에서 에너지를 생산하는 역전기투석공정(Reverse Electrodialysis)용 분리막 기술 공정에도 적용할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.
수소연료전지는 산화극, 분리막, 환원극으로 구성된 막-전극 복합체(MEA)에서 전기화학반응으로 전기를 발생시킨다. 수소연료전지를 구동하면 온도가 120도 이상 올라간다. 80도로 낮추려면 별도의 냉각장치가 필요하다. 여러 단점으로 연료전지 상용화에 걸림돌이 됐다.
이 총장팀은 저가의 비불소계 탄화수소 고분자 전해질 분리막 표면을 상온 플라즈마로 처리해 표면에 나노크랙을 형성시켰다. 고온(120도)과 저가습(35%) 조건에서도 수소이온전도도가 높고 장기간 연료전지로 작동이 가능한 저가의 탄화수소계 고분자 전해질 분리막을 발명했다.
비불소계 고분자 전해질 연료전지분리막은 저가의 비불소계 고분자 분리막에 10-100나노미터 얇은 플라즈마 막을 씌운 후 막에 물이 들어가면 나노크랙이 만들어져 마치 선인장 표면의 기공(숨구멍) 같은 나노밸브를 만든다. 120도 고온에서 불소계 고분자 전해질막은 분해돼 작동을 하지 못하는 반면에 비불소계 탄화수소 분리막은 고온에서도 안정성을 확보했다.
이 총장은 “세계적 기상이변으로 신재생에너지로 수소연료전지 개발이 절실한 상황”이라며 “나노크랙을 이용해 만든 자기가습 분리막을 활용해 청정 수소에너지를 쓴 보급형 연료전지 차량과 가정용 연료전지 시스템을 만들면 차세대 원천기술로서 획기적 전기가 마련될 것”이라고 말했다.
연구 결과는 네이처(Nature) 28일자 온라인 판에 게재됐다. 김태욱 생명과학과 교수, 김덕수 기계공학과 교수와 연구원들이 참여해 융합연구로 이뤄졌다. 아니타 힐(Anita J. Hill) 호주 연방과학기술원(CSIRO) 부원장팀과 한양대 방문교수인 마이클 가이버(Michael Guiver) 박사가 공동으로 참여했다.
이 총장은 논문 피인용횟수가 1만4000건에 이르고 보유한 특허가 120건에 이른다. 평소 “총장이라도 연구 중단은 절대로 있을 수 없다”는 소신을 갖고 있는 것으로 알려졌다.
송혜영기자 hybrid@etnews.com
