한기대 연구팀, 그래핀 코팅 ‘원천 기술’
촉매 지지체용 고내구성 신소재 개발
연구팀 “저비용, 3배 이상 내구성 향상”카페 등에서 버려지는 커피 찌꺼기를 수소차 연료전지에 사용되는 그래핀 코팅층의 원재료로 활용하는 원천 기술이 개발됐다.

한국기술교육대학교는 에너지신소재화학공학부 최순목 교수 연구팀이 수소전기차 연료전지의 ‘촉매 지지체용 고내구성 신소재’를 개발했다고 15일 밝혔다.

‘촉매 지지체’는 수소전기차용 연료전지의 전기화학 반응에서 사용되는 백금(Pt) 촉매를 지지하면서 전극의 역할을 하는 핵심 나노소재를 말한다. 촉매 지지체를 사용하지 않으면 백금 사용량이 급격히 증가해 견고한 지지체의 사용은 매우 중요하다.

현재 사용되는 탄소(C) 지지체보다 고온 내구성이 우수한 탄화규소(SiC) 소재를 전극 지지체에 적용하려는 연구가 시도됐지만, 탄소 대비 낮은 전기전도도로 어려움이 있었다.

연구팀은 한기대 교내 카페에서 버려지는 커피 찌꺼기를 이용, 탄화규소 지지체 표면에 그래핀(graphene)을 코팅해 전기전도성을 향상하는 기술을 개발했다. 이 기술은 특허 등록을 마친 상태이다.

연구팀은 수소전기차용 연료전지 전문 연구기관인 세라믹기술원과 공동연구를 진행해 기존의 탄소 지지체를 활용한 연료전지에 비해 3배 이상의 내구성이 향상된 결과를 얻었다.

연구책임자인 최 교수는 “상용차용 수소전지는 승용차용 수소전지보다 더 강화된 내구성이 요구되는 분야”라며 “개발된 기술은 내구성 확보뿐만 아니라 원재료부터 코팅 기술까지 저비용 공정으로 개발된 자원순환형 기술이기에 더 강점이 있다”고 설명했다.

논문의 제1 저자인 김병근 박사는 “수소전기차용 연료전지 기술 외에 이차전지를 포함한 다른 신재생 에너지 기술에도 적용이 가능헤 향후 원가절감과 내구성 향상에 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 말했다.

한국연구재단 중견연구자 지원 사업의 지원을 받은 이번 연구는 미국 화학회에서 발간하는 ‘에이씨에스 어플라이드 에너지 머터리얼스(ACS Applied Energy Materials)’ 4월호(온라인) 표지논문으로 등재됐다.