전체기사 최신뉴스 GAM 라씨로
KYD 디데이
산업 자동차

속보

더보기

수소자동차 연료전지 '확 싸진다' 10분의1 가격 새 촉매 개발

기사입력 : 2019년02월11일 15:06

최종수정 : 2019년02월11일 15:06

"연료전지 가격 40% 차지하는 값비싼 백금 촉매 문제 해결"
IBS, 구멍 뚫린 나노 촉매 개발
다양한 기공 가진 촉매로 기존 백금 촉매가격 10%

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 수소자동차의 동력인 연료전지는 촉매를 이용해 수소 등의 연료와 산소를 반응시켜 전기를 생산한다. 현재 주로 사용되는 연료전지 촉매 백금의 10분의 1 가격으로 이용할 수 있는 새로운 촉매가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 안정성도 대폭 높인 새 촉매로 수소자동차의 상용화를 앞당기고 가격 경쟁력에 청신호가 켜졌다는 평가다.

기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단(단장 현택환)은 연료전지 촉매의 가격을 10분의 1로 줄이면서도 안정성은 대폭 높일 수 있는 새로운 촉매 개발에 성공했다고 11일 밝혔다.

[서울=뉴스핌] 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단(단장 현택환)은 연료전지 촉매의 가격을 10분의 1로 줄이면서도 안정성은 대폭 높일 수 있는 새로운 촉매 개발에 성공했다. 이번 연구성과는 화학분야 최고 권위지인 미국화학회지(JACS·Journal of the American Chemical Society) 표지논문으로 선정됐다. 2019.02.11. [자료=IBS]

연구진에 따르면 연료전지는 에너지 변환 효율이 70% 내외로 높고 부산물로 물만 발생하기 때문에 친환경적이다.

문제는 현재 촉매로 사용되는 백금의 가격이 1kg당 1억원 이상으로 비싸다는 점이다. 또 사용할수록 성능이 급격히 저하되는 불안정성도 문제점이다. 연료전지와 수소자동차의 상용화를 위해 가격과 성능 문제를 모두 해결한 ‘비(非) 귀금속’ 촉매 개발이 요구되는 상황이다.

연구진은 문제해결을 위해 새로운 구조의 탄소 기반 나노 촉매를 개발했다.

연구진은 크기가 서로 다른 기공(구멍)이 송송 뚫린 ‘계층적 다공 나노구조’를 도입했다. 지금까지 계층적 다공 나노구조가 촉매 활성을 향상시킬 수 있다는 점은 알려졌지만, 각 기공의 크기가 연료전지의 성능에 미치는 영향이 규명되진 않았다.

새로 제작된 촉매는 세 종류의 기공을 가진다. 지름이 2~50nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 크기인 메조 기공은 화학반응이 일어나는 촉매의 표면적을 넓혀 전기화학적 활성을 높이는 역할을 하는 것으로 나타났다. 마크로 기공은 반응에 참여하는 산소 분자를 빠르게 촉매 활성점으로 수송시켜 성능 향상에 기여하는 것으로 밝혀졌다.

이어 연구진은 개발한 촉매를 연료전지에 적용해 구동 성능을 분석했다. 그 결과 다양한 연료전지 구동환경에서 계층적 다공 나노구조의 도입으로 인해 성능이 일관되게 향상됨을 확인했다.

또 개발된 촉매를 사용한 연료전지는 1만회 이상 구동해도 활성의 저하 없이 안정된 성능을 유지했다.

이번 연구는 계층적 다공 나노 구조를 도입한 탄소 촉매가 기존 값비싼 백금계 연료전지 촉매를 대체할 새로운 전략이 될 수 있음을 제시했다는 의미가 있다. 특히 서로 다른 크기의 나노 기공의 역할을 구체적으로 규명하고 나아가 다양한 구동환경에서 성능 향상을 입증함으로써 타당성을 확보했다.

연구팀은 이번 연구가 차세대 연료전지촉매 개발은 물론, 다양한 전기화학 응용장치의 효율 증대에 기여할 수 있을 것으로 전망하고 있다.

성영은 부연구단장은 “현재 연료전지 가격의 40%를 차지하는 값비싼 백금 촉매 사용과 낮은 내구성의 문제를 동시에 해결할 수 있는 원천기술을 확보했다”며 “연료전지의 효율 극대화 가능성을 입증한 만큼 추후 학문적 발전뿐만 아니라 수소연료전지 자동차의 산업적 발전에도 큰 기여를 할 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구성과는 화학분야 최고 권위지인 미국화학회지(JACS·Journal of the American Chemical Society) 온라인판에 이달 6일 게재된 데 이어 표지논문으로 선정되며 중요성을 또 입증받았다.

 

 

kimys@newspim.com

CES 2025 참관단 모집

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
위례과천선 광역철도 민자적격성 통과 [서울=뉴스핌] 최현민 기자 = 경기 과천시와 서울 강남구, 송파구 일원을 연결하는 위례과천선 사업이 본궤도에 오른다.   국토교통부는 위례과천 광역철도사업이 한국개발연구원(KDI)의 민자적격성 조사를 통과했다고 7일 밝혔다. 위례과천선은 서쪽으로는 정부과천청사, 동쪽으로는 송파구 법조타운과 위례신도시를 연결하고 북쪽으로는 강남구 압구정까지 연결하는 총 연장 28.25km의 광역철도 사업으로 민간투자방식으로 지어진다.  위례과천선 노선도안 [자료=국토부] ※노선 미확정 위례과천선은 제4차 국가철도망 구축계획 반영 후 2021년 12월 '대우건설 컨소시엄'에서 국토부에 최초제안서를 제출했으며 제안서 검토 및 지자체 협의과정을 거쳐 2022년 9월 민자적격성 조사에 착수했다. 민자적격성 조사 과정에서 원자재 가격 급등, 양재첨단물류단지 개발 등 여건 변화가 발생했고 경제성을 최대한 확보하기 위한 사업계획 보완을 거쳐 올해 11월 최종적으로 사업의 타당성을 인정받았다. 특히 본 사업 영향권에 있는 9개 공공주택지구에 총 8만6000명 규모의 입주가 예정돼 있어 신규 철도노선을 통해 선제적으로 교통난을 해소해 나갈 계획이다. 입주 예정 지구는 과천주암 공공지원주택지구, 서울강남 공공주택지구 등이다. 다만 노선안은 아직 확정되지 않았다. 국토부는 세부노선 및 역사는 실시협약 체결 시 확정‧공개할 방침이다.  윤진환 국토부 철도국장은 "내년 전략환경영향평가를 마무리하고 제3자 제안 공고를 통해 우선협상대상자를 선정해 협상까지 착수하는 것을 목표로 속도감 있게 사업을 추진할 계획"이라고 말했다. min72@newspim.com 2024-11-07 17:36
사진
의왕 오전왕곡, 1.4만 가구 들어선다 [서울=뉴스핌] 최현민 기자 = 2029년 개통예정인 인덕원~동탄 복선전철 그리고 수도권광역급행철도(GTX) C노선이 연계되는 경기 의왕시 오전동, 왕곡동 일대에 약 1만4000가구가 들어선다. 5일 국토교통부에 따르면 지난 8월 발표한 '주택 공급 방안' 후속 조치로 의왕 오전왕곡지구가 신규 택지 후보지로 선정됐다. 오전왕곡지구는 경기도 의왕시 오전동, 왕곡동에 걸쳐 있고 187만㎡(57만평)에 1만4000가구가 들어선다. 의왕 오전왕곡은 경수대로·과천-봉담 간 도시 고속화 도로에 연접한 부지로 산업 기능 유치 잠재력이 높은 곳으로 난개발 방지를 위한 계획적 개발이 요구되는 곳이다. 특히 지구 내 친수 공간이 풍부해 정주 환경이 우수하고 인접한 과천지식정보타운 등과 연계한 의료·바이오 산업 유치에 유리해 자족 기능 확보를 통한 수도권 남부의 새로운 직주 근접 생활 공간 조성이 전망된다. 의왕 오전왕곡은 서울시 경계에서 약 10㎞ 남측, 의왕 IC 인근으로 인접 지역에 의왕·군포·안산 신도시, 의왕고천지구, 의왕백운밸리 등이 위치하고 있다. 과천~봉담 도시 고속화 도로, 경수대로(국도 1호선)가 인접하고 있으며 의왕시청역(가칭) (동탄~인덕원선, 2029년 개통 예정)이 700m 거리에 위치한다. 현재 도시철도 혜택을 받지 못하는 오전왕곡지구는 주변에 형성되는 3개 광역철도와의 연계에 촛점을 맞추고 있다. 국토부는 수도권광역급행철도(GTX)-C, 인덕원-동탄선과의 연계 강화를 통해 서울 도심까지 30분 내 접근이 가능하도록 교통망을 구축하겠다는 계획이다. 우선 GTX-C 노선 연계성, 인덕원~동탄선 접근성 강화 등 철도 교통 접근성을 향상시킨다. 이와 함께 대상지 북측으로 월곶~판교선이 예정돼 있는 만큼 현재 주거단지로 바뀐 백운호수 일대와 연계하는 방안도 고려될 전망이다.  현 과천-봉담 고속화 도로와 경수대로(국도 1호선)의 연결 및 주변 도로 확충을 통해 서울 등 지역 간 접근성 개선 및 교통량 분산도 추진한다. 의왕 TG 광역버스 정류장을 활용한 광역 대중교통 환승 체계 개선과 오전동과 왕곡동으로 분리된 사업 지구 간 도로 연결 체계를 구축해 지구 간 단절을 해소하고 단일 생활권으로 조성한다. min72@newspim.com 2024-11-05 15:00
안다쇼핑
Top으로 이동