세종대 박준영 교수팀, 가역연료전지용 산소극 촉매 소재 개발

세종대학교는 나노신소재공학과 박준영 교수 연구팀(김남인, 나노신소재공학과 박사과정)과 울산과학기술원 주상훈 교수 연구팀이 삼중층 페로브스카이트 구조를 갖는 가역연료전지용 산소극 촉매소재를 개발했다고 17일 밝혔다.

이번 연구는 '삼중층 페로브스카이트 구조를 갖는 가역연료전지용 고성능 고내구성 산소극 촉매 소재'를 제목으로 세계적인 국제 학술지 사이언스(Science)의 자매지인 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 6월호에 게재됐다.


최근 수소 경제 시대를 대비해 다양한 수소 발생 및 활용 관련 응용분야 중 하나로 가역 연료전지(reversible fuel cell, RFC)가 주목받고 있다.

가역연료전지란 대용량 에너지 저장에 응용될 수 있는 에너지 장치다. 가역연료전지의 성능은 산소극에서 산소 발생 및 환원 반응을 촉진하는 촉매의 활성과 내구성에 의해 좌우되는데, 현재 백금, 이리듐 등의 백금계 귀금속이 촉매로 사용되고 있다.

하지만 백금계 귀금속은 가격과 장기 안정성 측면에서 치명적 단점을 가지고 있다.


이번 연구를 수행한 박준영 교수 연구팀과 주상훈 교수 연구팀은 삼중층 페로브스카이트 구조를 갖는 금속 산화물을 기반으로 높은 성능과 내구성을 동시에 구현하면서도 귀금속에 비해 가격을 획기적으로 낮춘 새로운 산소 환원 및 발생 반응 촉매를 개발했다.

또한, 단일층-이중층-삼중층 페로브스카이트 구조와 촉매 활성간의 관계를 체계적으로 규명하여 산소극 촉매반응 활성에서 결함 구조의 역할을 규명했다.

세종대에서 박준영 교수 연구팀이 주도해 최택집 교수와 서영수 교수가 참여했고, 촉매 전문가인 울산과학기술원의 주상훈 교수가 공동교신저자로 연구를 수행했다.

그 외에도 성균관대학교 최우석 교수, 한국과학기술연구원 황준연 박사, 포항가속기연구소의 이국승 박사 등이 공동 연구진으로 참여했다.

박준영 교수는 "이번 연구에서 개발된 촉매 소재는 가역연료전지의 상용화를 가속화하고, 유사한 에너지 장치에도 적용해 기존 성능을 크게 개선할 수 있을 것"이라며 말했다.

주상훈 교수는 "연구를 통해 얻은 촉매 활성점에 대한 이해를 바탕으로, 새로운 저가 금속 산화물계의 개발 용이해질 것"이라고 기대했다.