[인더스트리뉴스 문기수 기자] 고려대학교는 화학과 이광렬 교수 연구팀이 수소연료전지의 성능과 내구성을 동시에 획기적으로 개선한 차세대 합금 촉매를 개발했다고 18일 밝혔다.
한국과학기술연구원(KIST) 유성종 박사팀, 성균관대 이상욱 교수팀과 공동으로 진행한 이번 연구는 수소차와 발전용 연료전지 등 친환경 교통수단 상용화를 앞당길 핵심 성과로 평가받고 있다.
연구는 리더연구사업, 현대자동차 산학과제, KIST 등의 지원으로 수행됐다.
연구팀은 '원자 격자 속 무작위 배치(ISR)' 전략을 통해 백금-코발트 규칙 구조에 니켈을 정밀하게 도입, 원자 배열의 질서를 유지하면서도 전자 구조와 표면 반응을 조절할 수 있는 나노촉매 합성에 성공했다.
실험 결과 이 촉매는 상용 백금 촉매보다 질량 활성이 10배 이상 높았고, 15만회 이상의 가속 내구성 시험 후에도 초기 성능의 96% 이상을 유지했다.
실제 연료전지 적용 시험에서도 미국 에너지부(DOE)의 2025년 기준을 초과하는 성능을 보였으며, 고부하 조건에서도 기존 촉매보다 높은 출력을 유지해 실용화 가능성을 입증했다.
이광렬 고려대 화학과 교수는 "원자 수준에서 구조적 질서와 조성적 무질서를 융합해 기존 백금 합금 촉매의 한계를 극복했다"며 "상용화 가능한 수준의 성능과 내구성을 동시에 확보한 만큼 차세대 수소 연료전지 기술 발전에 기여할 것"이라고 말했다.
이번 연구 성과는 재료·에너지 분야 권위지 '어드밴스드 에너지 머티리얼스(IF=26)' 온라인판에 '고효율 산소환원반응용 부격자간 무작위 배열 백금-코발트-니켈 합금 나노입자 촉매'라는 제목으로 게재됐다. 저널 표지 논문으로도 선정됐다.
