한국과학기술원(KAIST, 총장 강성모)은 김희탁 생명화학공학과 교수팀이 한국화학연구원과 함께 스펀지구조를 이용해 저렴하고 수명이 긴 수소연료전지를 개발했다고 21일 밝혔다.
수소연료전지는 공기 중 산소, 연료탱크 내 수소로 구동되는 발전장치다. 고분자 박막(멤브레인)을 전극과 결합해 수소연료전지를 구성한다.
하지만 불소계 멤브레인은 가격이 비싸고 합성이 까다로운 단점을 가졌다. 상대적으로 저렴한 탄화수소계 멤브레인이 대안으로 제시됐지만 낮은 결착력 탓에 쉽게 탈리(분자 등에서 원자가 떨어지는 현상)되고 수명도 떨어진다.
연구팀은 탄화수소계 멤브레인 표면에 스펀지 계면구조를 도입했다. 또 전극 표면에는 고분자 층을 삽입해 계면구조와 전극 표면 멤브레인이 3차원적으로 얽히는 구조를 구현했다.
이 결과 새로운 구조의 탄화수소계 멤브레인 계면 결착력을 기존 대비 37배로 올리는 데 성공했다. 수명은 약 20배 연장됐다.
연구팀은 새 스펀지 계면구조의 경우 스프레이 코팅, 딥 코팅도 적용할 수 있어 산업 공정률도 높일 수 있다고 설명했다.
한국기초과학지원연구원 등과 협력해 스펀지 구조 시각적 분석, 계면결착 원리 규명에도 성공했다.
김희탁 교수는 “물리적 맞물림 구조로 수소연료전지 계면 탈리 문제를 해결할 수 있게 됐다”면서 “고가의 수소연료전지 가격을 낮추는 데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
