이재영 광주과기원 교수 … 소형화 기술 개발

친환경적이고 경제적인 액체연료전지가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

광주과학기술원(GIST)은 이재영 환경공학과 교수(35·사진)가 이끄는 전기화학·촉매연구실(ERTL) 연구팀이 경제성과 안정성을 크게 향상시킨 '복숭아산 연료전지' 를 개발하는데 성공했다고 24일 발표했다. 복숭아산은 복숭아에 있는 지방산의 한 종류로 개미산(HCOOH)이라고도 하며 산화반응 속도가 빨라 액체연료전지의 연료로 사용할 수 있다. 이 교수팀이 연료전지에 적용하기 위해 개발한 촉매는 기존에 사용되던 백금(Pt) 촉매 사용량을 20% 수준(0.5㎎/㎠)으로 줄여 연료전지의 소형화 및 실용화 시기가 앞당겨질 전망이다.

연구팀에 따르면 전 세계적으로 활발히 연구가 진행 중인 메탄올 연료전지는 전자를 많이 배출할 수 있지만 인체에 유해한 데다 전자 배출 속도도 느리다. 반면 복숭아산 연료전지의 경우 전자 배출량이 메탄올보다 적지만 독성이 약하고 전자 배출 속도가 30배 이상 빠르다. 이 같은 특성 때문에 복숭아산 연료전지는 캡슐 내시경과 같은 인체 삽입형 로봇과 의료기기 등에 응용되기 적합하다.

지금까지 연구된 복숭아산 연료전지는 복숭아산을 산화시키기 위해 백금과 팔라듐(Pd) 촉매를 전극에 증착시키는데 이들 촉매의 가격이 비쌀 뿐만 아니라 반응 중간생성물에 의해 피독(연료 산화반응의 중간생성물이 촉매의 활성을 저해하는 현상)돼 장기 안정성에 한계가 있었다.

연구팀은 백금과 팔라듐 촉매의 양을 줄여 경제성을 높이고 조촉매로 비스무스(Bi)를 백금전극 위에 증착시킴으로써 백금촉매의 활성을 극대화하고 피독현상을 해결했다. 연구팀은 기존 액체연료 전지에는 ㎠당 3~5㎎의 촉매가 사용되는 반면 이번에 개발된 촉매는 0.5㎎ 정도만 사용해도 같은 수준의 전자를 만들어낼 수 있어 연료전지의 크기를 크게 줄일 수 있다고 설명했다.

이 교수는 2006년 복숭아산을 이용해 30~40W급 노트북용 연료전지를 개발했으나 전지의 크기를 줄이기 위한 연구를 지속해왔다.

이 교수는 "연구팀이 독자적으로 개발한 초저가 액체연료전지는 인체 삽입형 로봇과 의료기기는 물론 노트북，군사용 장비에 이르기까지 다양한 산업분야에서 활용될 수 있다"며 "내년 10월까지 이번 연구결과를 적용한 150W급 이동형 복숭아산 연료전지(파워팩)를 개발할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 화학분야의 국제 학술지인 '안게반테 케미(Angewandte Chemie)' 온라인판 18일자에 게재됐다.

황경남 기자 knhwang@hankyung.com