[뉴스토마토 이한승기자] 국내 연구진이 전기자동차용 포스트 리튬이온전지로 주목받고 있는 아연-공기전지의 핵심 구성요소인 촉매를 상온에서 대량생산할 수 있는 원천기술 개발에 성공했다.
아연-공기전지는 음극으로 아연, 양극으로 공기 중의 산소를 이용하는 전지로 리튬이온전지를 대체할 차세대전지로 주목받고 있다.
울산과학기술대학교(UNIST) 조재필 교수(
사진)팀이 주도한 이번 연구는 기존의 백금 촉매보다 촉매활성도와 내구성이 우수하고 고온의 열처리 과정을 거치지 않고도 상온에서 대량합성이 가능한 저가의 유기물기반 탄소나노튜브 촉매를 개발한 것이다.
이는 생산 공정이 쉬움에도 성능도 우수해 차세대 전지로 각광받는 아연-공기전지의 상용화에 도움이 될 전망이다.
연구팀은 사람 몸 속의 단백질 구성성분인 철포르피린이 촉매작용을 해 산소의 이온화반응을 촉진하는 것에서 영감을 얻어 이와 유사한 구조를 가진 철프탈로시아닌을 이용해 유기물기반 탄소나노튜브 촉매를 개발했다.
공기-아연전지에 이 촉매를 적용한 결과 전지의 수명이 기존의 백금 촉매대비 50% 이상 개선됐으며, 일시에 많은 전류를 흘릴 때 전압이 급격히 떨어지는 현상을 40% 이상 줄일 수 있어 고출력 전지 제조도 가능해졌다.
아울러 현재 개발이 진행되고 있는 철-질소-탄소(Fe-N-C) 촉매대비 공정이 단순해 30% 이상의 원가 절감을 가져올 수 있다.
이번 연구성과는 네이처의 자매지 '네이처 커뮤니케이션'(Nature Communications) 6월25일자에 게재됐다.
조재필 교수는 "금속-공기전지 개발을 위해 전 세계적으로 경쟁이 불붙은 가운데 가격 및 안전성 측면에서 가장 우수한 촉매기술을 선점했다는 점에서 큰 의의가 있다"며 "고온 열처리 공정이 필요 없는 이번 촉매개발은 공기-아연전지의 상용화를 크게 앞당길 수 있는 획기적인 결과"라고 강조했다.