이 기술은 연료전지 외에 물 분해 수소생산 등 다양한 환경친화적 에너지 기술에 폭넓게 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
10㎚ 이하 크기의 금속 나노입자는 극도로 적은 양으로 높은 촉매 활성을 보일 수 있다는 가능성 때문에 최근 에너지와 환경기술 분야에서 큰 관심을 받고 있다.
하지만 가격이 비싸고 높은 온도에서 입자들끼리 뭉치면서 촉매 활성이 저하되는 고질적인 문제점이 남아 있었다
또 각 금속 입자의 촉매 효율 향상 수치에 대한 정확한 연구 결과가 없어 해당 분야 발전에 한계가 있었다.
이를 통해 하나의 입자가 갖는 촉매 특성을 고온에서 정확히 분석해 연료전지의 성능을 극대화하는 기술을 개발했다.
연구팀은 대표적 귀금속 촉매인 백금의 경우 300ng(약 0.015원) 정도의 적은 양으로도 연료전지의 성능을 21배까지 높일 수 있음을 확인했다.
나아가 백금 외에 많이 활용되는 촉매인 팔라듐, 금, 코발트 등의 금속 촉매 특성을 정량적으로 파악 및 비교하고 이론적 규명을 통해 촉매 성능이 향상되는 정확한 원리를 밝혔다.
정우철 교수는 "단순히 값비싼 촉매의 양을 늘리는 비효율적인 방법을 사용하던 기존 틀을 깬 것"이라며 "연료전지나 물 분해 수소생산 장치 등 친환경 에너지 기술 상용화에 도움이 될 것으로 기대한다"고 말했다.
연구는 한국연구재단 나노소재원천기술사업 지원으로 수행했다.
KAIST 최윤석·차승근 박사, 충남대 하현우 박사과정 학생이 1 저자로 참여한 논문은 '네이처 나노 테크놀로지'(Nature Nanotechnology) 18일 자 온라인판에 실렸다. 오프라인 3월호 표지 논문으로도 선정됐다.