포스텍(POSTECH)은 최창혁 화학과 교수연구팀이 수소차 연료전지의 내구성을 떨어뜨리는 백금의 화학적 부식 현상을 설명하고, 동시에 연료전지의 수명을 늘릴 수 있는 실마리를 찾았다고 23일 밝혔다.
백금은 견고하고 아름다운 백색의 금속이다. 장신구로도 사용되지만 대부분 다양한 산업에서 화학 촉매로 주로 쓰인다. 특히, 백금은 연료전지의 주요 촉매로 활용되는데, 화학적으로 안정하다는 일반적인 상식과는 달리 연료전지 운전 중 부식돼 수명을 단축시키는 것이 단점이다.
연료전지는 연료(수소 등)와 산소를 반응시켜 전기를 생산하는 장치로, 온실가스 배출없이 높은 에너지 변환 효율을 가져 탄소중립정책 실현을 핵심 기술이다. 반응성이 뛰어난 백금 촉매의 사용이 필수적이지만 백금은 반응 환경에서 부식될 수 있어 연료전지의 수명을 단축시킨다. 연료전지의 내구성 향상을 위해서 백금 부식의 원인을 규명하고, 이를 해결하기 위해 백금 부식 과정에 대한 정확한 이해가 필요하다.
연구팀은 고도화된 전기화학 분광분석법을 통해 밀리초 수준의 순간적인 전압교란이 백금의 부식을 유발하며, 귀금속인 백금이 화학적으로 녹아나갈 수 있음을 밝혔다. 이같은 현상은 순수 백금 촉매뿐만 아니라, 상용 연료전지에 활용되는 고성능 연료전지 촉매인 백금-니켈, 백금-코발트 촉매에서도 일어날 수 있는 일반적인 현상임을 확인했다.
최창혁 교수는 “짧은 전압교란을 통해, 연료전지 핵심 부품인 백금 촉매의 화학적 부식과정을 면밀히 관찰할 수 있었을 뿐만 아니라, 수소연료전지 자동차 보급을 위한 백금 촉매의 부식을 방지하기 위한 다양한 전략 등을 제시할 수 있었다”고 밝혔다.
과학기술정보통신부·한국연구재단이 추진하는 '미래소재디스커버리', '집단연구지원' 사업의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 최근 미국화학회가 발간하는 국제학술지 'JACS Au'에 게재됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
