▲마이크론 크기의 돌기가 표면에 형성된 탄화수소계 멤브레인.[사진제공=카이스트]

[아시아경제 정종오 기자] 레고블록의 계면구조 수소연료전지가 개발됐다.

카이스트(KAIST, 총장 강성모) 생명화학공학과 김희탁 교수와 박정기 교수 공동 연구팀이 레고블록과 같은 맞물림 계면구조를 통해 결착력이 강화된 수소연료전지를 만들어냈다. 전기 자동차인 수소연료전지 자동차는 차세대 친환경 미래 자동차로 각광받고 있다. 기존 연료전지는 고가의 불소계 멤브레인(고분자 필름 박막)을 이용하기 때문에 가격을 낮추는 데 한계가 있었다.

이를 극복하기 위해 저가의 탄화수소계 멤브레인을 사용했는데 백금 전극과 계면 결착이 취약해 상용화에 어려움을 겪었다. 연구팀은 문제 해결을 위해 멤브레인과 전극 계면이 레고 블록처럼 서로 맞물려진 구조를 개발했다. 탄화수소계 멤브레인 표면에 형성된 마이크론 크기의 돌기가 전극 표면 고분자 층에 삽입된 후, 수분에 의해 팽창하며 계면 결착력이 발생하는 원리이다. 이 맞물림 계면구조의 개발로 탄화수소계 연료전지의 계면 결착력은 8배, 연료전지의 내구성은 4배 이상 높였다.

연구팀은 화학연구원 홍영택 박사팀과 협력해 맞물림 계면구조의 소재 설계를 수행했고 KAIST 기계공학과 이대길 교수팀과 수치 해석을 통한 계면 결착력 향상 메커니즘을 규명했다.

김희탁 교수는 "맞물림 계면 구조를 도입한 연료전지는 탄화수소 소재가 가져왔던 한계를 극복할 단서를 제시했다"며 "연료전지의 가격을 낮추는 데 큰 역할을 할 수 있을 것"이라고 말했다.




정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr
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