국내 연구팀이 연료전지 효율과 내구성을 높이는 핵심 기술인 엑솔루션 촉진 기술을 개발했다.
포스텍(총장 김도연)은 장현명 신소재공학과 명예교수, 한현 박사 연구팀이 박막 격자 변형을 이용해 뛰어난 열적 안전성을 나타낸 나노 촉매입자 엑솔루션 촉진 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.
물질 표면에 형성된 나노입자는 촉매, 신재생 에너지 분야에서 핵심 역할을 한다. 나노 입자는 일반적으로 진공증착 방식으로 제조되지만 추가적인 제조 시간과 비용, 높은 열적 불안정성이 문제점으로 지적돼 왔다.
연구팀은 다결정 물질이 아닌 단결정 구조를 갖는 박막에서 격자 변형 정도를 조절해 1100개/㎛2(제곱 마이크로미터) 이상 높은 입자 밀도와 약 5㎚(나노미터) 나노입자 엑솔루션에 성공했다. 입자 밀도가 기존 전압 인가에 의한 다결정 벌크 엑솔루션과 비교해 3배 증가, 크기를 3분의 1 수준으로 줄일 수 있게 됐다. 이렇게 다수의 작은 촉매 입자는 에너지 소자 효율을 높이는 데 중요한 역할을 한다.
박막 격자 변형으로 만들어진 엑솔루션은 높은 열적 안정성과 550도의 낮은 운영온도, 빠른 입자 생성, 입자 크기의 조절 가능성 등의 다양한 장점이 있다.
한현 박사는 “열역학과 동역학 이론으로 격자변형 완화 에너지가 엑솔루션을 촉진하는데 핵심적인 역할을 한다는 것을 최초로 규명했다”면서 “엑솔루션된 나노입자는 휴대용 연료전지 등 에너지 소자, 촉매, 나노자성, 나노광학 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.”고 말했다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
