에너지연, 제조원가 줄이고 효율 높인 합금촉매 개발

전체 화학공정의 85%를 차지하는 촉매화학 공정의 비용을 절감할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국에너지기술연구원은 KAIST(한국과학기술원), 영국 옥스퍼드대학 연구팀과함께 합금촉매의 제조가격을 낮추고 효율은 높인 '단일 화학기상증착공정'을 개발했다고 27일 밝혔다.

합금촉매 제조에는 복잡한 단계의 공정이 필요하며, 800도 이상의 에너지가 요구되는 공정도 있다.

특히 연료전지 전극에 사용되는 백금 합금촉매는 가격이 비싸 널리 사용되기 어려웠다.

연구팀이 개발한 공정은 기판 위에 얇은 막을 형성하는 화학기상증착법(CVD)을이용해 촉매를 포함한 기체 상태의 원료물질을 낮은 온도에서도 단시간 내에 나노합금입자로 합성할 수 있는 기술이다.

기존에는 두 종류의 금속 결정을 입힌 촉매를 800도 이상 온도에서 열처리후 합금해야 해 에너지가 많이 든다는 한계가 있었다.

이번에 개발한 공정은 두 종류의 촉매 원료물질을 기체로 만든 뒤 원자 상태에서 제어할 수 있어 저온에서도 나노합금촉매를 합성할 수 있다.

제조원가를 획기적으로 줄일 뿐만 아니라, 하나의 반응기 안에서 합금촉매를 순차적으로 증착할 수 있어 합금촉매 합성 공정도 한 단계로 대체했다.

이 공정에 의해 제조된 연료전지용 백금-코발트 합금촉매는 기존 백금 합금촉매에 비해 백금 사용량을 5배 이상 줄였음에도 성능은 6배 이상 높은 것으로 나타났다.

이번 연구 성과는 권위 있는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스'(Advanced Materials) 이달호 표지논문으로 실렸다.

에너지연 김희연 박사는 "후속 연구를 통해 합금촉매의 대량 생산 공정을 개발할 계획"이라면서 "이번에 개발한 공정을 활용하면 현재 95% 이상 수입에 의존하고있는 국내 촉매시장에서 국산 촉매의 활용도를 높일 수 있을 것"이라며 이라고 말했다.

jyoung@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>