국내 연구진이 이차전지와 연료전지의 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발하고, 사업화에 성공해 주목받고 있다.

한국에너지기술연구원(원장 김종남) 고온에너지전환연구실 김희연 박사 연구팀은 연료전지 촉매 및 이차전지 전극물질의 표면에 다공성 그래핀 쉘을 코팅하는 기술을 개발했다.

이번에 개발된 기술은 연료전지 촉매와 이차전지 전극의 내구성 전하 문제를 근본적으로 해결하는 기술로 다공성 그래핀 쉘을 연료전지 전극용 백금 촉매와 이차전지 전극용 실리콘산화물에 적용해 내구성을 200% 이상 향상시킬 수 있다.

연구진은 2010년대 초부터 “꿈의 소재‘라 불리는 그래핀을 적용한 전극 소재 연구에 집중해 왔는데 특히 모두가 흠집이 없는 매끈한 그래핀을 만드는데 집중할 때 연구진은 오히려 고정관념을 깨고 구멍이 숭숭 뚫린 다공성 그래핀을 금속촉매의 표면에 코팅하는 경우 중간 중간 구멍을 가진 그래핀 껍질의 신축성과 보호효과로 인해 연료전지 및 이차전지의 성능저하를 억제하는 것을 확인했다.

연구진이 개발한 기술은 반도체 공정에 주로 적용되던 화학기상증착을 공정을 응용했는데 전극물질이 놓인 반응 챔버 내에 기체 상태의 탄화수소 물질을 저농도로 흘려주는 것만으로 연료전지용 백금계 촉매 및 이차전지 전극용 실리콘 나노입자의 표면에 다공성 그래핀 쉘을 코팅할 수 있다.

이 기술을 공정이 매우 간단하고 처리시간이 수초에서 수분 내로 짧으며, 온도와 반응물의 농도 조절만으로 그래핀 쉘의 형상 및 두께를 조절할 수 있다.

이와 함께 촉매 10㎏을 코팅하는데 원료비가 수백만 원에 불과할 정도로 저렴해 적은 예산으로 단기간에 사업화가 용이하다는 장점이 있다.

한편 에너지기술연구원과 ㈜액트로는 최근 ‘다공성 그래핀 코팅 기술이전 체결식’을 가졌다.

㈜액트로는 기술이전 받은 순수 국내기술을 기반으로 전극소재를 양산할 계획이며, 기존에 대부분 수입에 의존하던 전극소재를 국산화하고, 나아가 관련 해외시장 개척을 목표하고 있다.