UNIST 연구진, 백금 대신 값싼 반영구 철 촉매 개발

철 이온을 2차원 유기망상구조로 감싸는 과정

UNIST는 에너지 및 화학공학부 백종범 교수팀과 김건태 교수팀이 2차원 유기고분자를 이용해 백금을 능가하는 철 촉매를 개발했다고 지난달 8일 밝혔다. 2차원 유기고분자가 철을 누에고치처럼 감싸서 철을 안정적으로 보호한 게 이 기술의 핵심이다.
연료전지는 수소를 공기 중 산소와 반응시켜 전기를 만들고 물만 배출하는 장치다. 화석연료와 달리 유해한 물질을 배출하지 않아 미래 친환경에너지산업을 이끌어갈 중요한 기술이다.
연료전지로 전기를 생산하려면 산소가 물로 바뀌는 과정(산소환원반응)이 필요한데, 이때 화학 반응은 촉매 없이 진행되지 않기 때문에 연료전지에는 백금 등이 반드시 촉매로 들어간다.
백금은 촉매로서도 우수한 성능을 보이지만, 귀금속이라 비싼 데다 매장량의 한계가 있고, 오래 사용하면 녹아버리는 등 안정성도 낮아 대체하려는 시도가 꾸준히 진행됐다. 이에 백 교수팀은 백금을 대체할 물질로 값싼 철을 이용하는 방법을 찾았다. 철을 2차원 유기고분자(씨투엔(C₂N)로 감싸서 다른 물질과 녹슬지 않도록 안정성을 확보한 것이다. 이 촉매는 백금과 같은 성능을 나타내는 것은 물론 반영구적으로 쓸 수 있는 안정성까지 확보했다.
백 교수는 “백금을 대체할 정도로 우수한 철 촉매를 개발한 이번 기술은 현대판 연금술이라고 불릴 정도로 새로운 발견”이라고 평가했다.