한국에너지기술연구원(원장 이기우)은 융합소재연구실 김희연 박사팀이 한국과학기술원(KAIST), 옥스퍼드 대학 연구팀과 함께 합금촉매 제조 가격을 낮추고 성능과 내구성을 최대화 할 수 있는 새로운 합금촉매 합성 공정을 개발했다고 27일 밝혔다.
연구팀은 기존 복잡한 합금촉매 제조 공정을 단순화한 `단일 화학기상증착공정(One-pot CVD process)`을 세계 최초로 개발했다.
또 500도 이하 온도에서 최적 결정 구조를 가진 연료전지용 백금·코발트 나노합금촉매 합성에도 성공했다.
기존 합금촉매는 두 종류 이상의 금속 결정이 코팅된 촉매 물질을 800도 이상 고온에서 수소열처리 해 합금화 한다. 반면 연구팀은 두 종류 이상의 촉매 합성 원료물질을 기체화해 원자 상태에서 제어, 저온에서도 최적 구조의 합금촉매를 합성했다.
이 공정으로 제조된 연료전지용 백금·코발트 합금촉매는 기존의 것에 비해 백금 사용량을 5분의 1 이하로 줄이면서도 6배 이상 높은 성능을 냈다.
이번 연구 성과를 담은 논문은 세계 최고 권위의 소재 분야 학술지 `어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)` 9월호 표지 논문으로 선정됐다.
김희연 박사는 “국내 촉매 시장은 현재 95% 이상 수입에 의존하고 있는데 이번에 개발한 공정을 활용하면 합금촉매 제조비용을 절감하면서도 성능을 끌어올릴 수 있어 국산화 비율을 높일 수 있다”면서 “후속 연구로 합금촉매의 대량 생산 공정을 개발할 예정”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
