미래 자동차 배터리 ‘금속공기전지’ 상용화 길 열렸다

2017.01.16 18:40

 

금속공기전지용 촉매를 새롭게 개발한 송현곤 UNIST 교수(왼쪽)과 이동규 연구원. - 울산과학기술원 제공
금속공기전지용 촉매를 새롭게 개발한 송현곤 UNIST 교수(왼쪽)과 이동규 연구원. - 울산과학기술원 제공

미래형 자동차 배터리로 불리는 ‘금속공기전지’ 상용화 길을 국내 연구진이 찾아냈다. 금속공기전지는 아연, 알루미늄, 리튬 등의 금속을 공기 중 산소와 결합시켜 전기를 발생시키는 차세대 전지다.

 

충전용량이 리튬이온전지의 5~10배에 달하지만 열로 인해 충전된 전기의 3분의 1이 손실되고 전력 저장 기간이 짧은 점 등이 상용화 걸림돌이 되고 있다.

 

송현곤 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수팀은 같은 대학 김건태, 곽상규 교수팀과 공동으로 금속공기전지에 쓰이는 귀금속 촉매를 대체할 ‘고성능 유무기 복합 촉매’를 개발했다고 16일 밝혔다.

 

금속공기전지는 공기 중 산소와 반응해 전기를 만드는데, 때 반응을 촉진시킬 촉매가 필요하다. 지금까지 금속공기전지의 효율을 높이기 위해 값싼 산화물계 촉매를 사용했으나 금속공기전지의 본래 성능을 충분히 살려내지 못했다. 백금촉매를 쓰면 성능이 다소 좋아지지만 가격이 높아진다.

 

연구진은 기존 산화물계 촉매에 전도성 고분자 ‘폴리피롤(polypyrrole)’을 섞어 성능을 높인 새 촉매를 개발했다. 이 촉매를 써서 금속공기전지를 충·방전시키자 고가의 백금 촉매보다 뛰어난 성능을 보였다. 새 촉매를 이용하면 기존 리튬이온전지보다 전기자동차 주행 거리가 2배 이상 늘어날 것으로 기대된다.

 

이동규 UNIST 에너지 및 화학공학부 연구원은 “폴리피롤은 산소를 끌어당겨 산화물 촉매에 넘겨주는 도우미 역할을 한다”며 “다양한 산화물계 촉매에 적용 가능하다”고 설명했다.

 

송현곤 교수는 “이번에 개발한 촉매는 제작 공정이 쉬워 대량생산이 용이하다”며 “금속공기전지뿐 아니라 고성능 수소연료전지 촉매로도 쓸 수 있어 에너지 분야에 크게 기여할 것”이라고 밝혔다.

 

이번 연구 결과는 에너지와 환경 분야 국제저널 ‘에너지 환경 과학(Energy & Environmental Science)’ 2017년 1월호에 게재됐다.

 

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