한국에너지기술원은 일산화탄소의 흡착력을 활용해 연료전지 촉매를 쉽고 빠르게 만드는 금속 박막 제어 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

이 기술로 연료전지 촉매를 생산하면 내구성은 뛰어나고 공정과 시간을 10분의 1 수준으로 줄일 수 있어 관련 산업 발전에 큰 도움이 될 것으로 연구원은 전망했다.

기존 연료전지 촉매는 코어-쉘 구조로, 서로 다른 금속 알맹이(코어)와 껍질(쉘)로 구성됐다. 코어 표면에 값싼 구리를 얇게 바르고 그 위에 백금을 증착하는 '언더포텐셜 구리 증착법'(Cu-UPD)이 활용됐다.

그러나 얇은 원자층 구조로 구리를 코팅하는 정밀한 작업과 그 표면을 정리하는 복잡한 과정을 거쳐야 하기 때문에 시간이 오래 걸린다는 점이 단점으로 꼽혔다. 구리 증착법으로 불리는 이 공정은 24시간 이상 소요됐다.

연구팀은 일산화탄소를 구리 대체 소재로 활용했다.

금속에 흡착되는 성질의 일산화탄소를 코어 금속 표면에 분자층 형태로 코팅하고 그 위에 백금 입자를 0.3nm(나노미터) 두께로 증착하는 데 성공했다.

이런 방식을 활용하면 최소 30분, 최대 2시간 이내에 연료전지 촉매를 합성할 수 있다.

연구진은 새로 개발된 기술을 기반으로 팔라듐, 금, 이리듐 등의 금속에 백금을 얇게 입힌 코어-쉘 구조 촉매를 제작했다.

이 가운데 팔라듐 기반 백금 촉매의 내구성은 기존 촉매보다 1.5배 향상됐다.

박구곤 에너지연구원 박사는 "일산화탄소의 유해성을 '나노 수준 박막 제어의 도구'로 전환한 발상에서 출발했다"며 "상용화 가능성이 매우 높은 기술"이라고 말했다.