김종호 한양대 교수, 금속-공기 배터리의 성능 높이는 나노촉매 개발
김종호 한양대 교수, 금속-공기 배터리의 성능 높이는 나노촉매 개발
이 기사를 공유합니다

리튬이온 배터리 대비 저렴하고 안정성 높아 전기차 산업 등에서 주목
김종호 교수
김종호 교수

[한국대학신문 조영은 기자] 김종호 한양대 ERICA캠퍼스 재료화학공학과 교수팀이 최근 금속-공기전지의 성능을 효과적으로 높여줄 새로운 나노촉매를 개발했다.

공기 중 산소를 이용해 충·방전하는 ‘금속-공기전지’는 리튬이온전지에 비해 에너지 저장용량이 크고, 가격도 저렴하며, 폭발 위험성이 없어 전기차 분야에서 주목하는 차세대 배터리다.

충·방전이 가능한 금속-공기 전지의 성능은 공기극(cathode)에서 일어나는 산소의 산화·환원 반응 속도가 결정한다. 지금까지 산소 산화·환원 반응을 촉진시키고자 값비싼 백금(Pt)과 루테늄(Ru)이 촉매로 사용됐다. 하지만 이와 같은 촉매는 가격이 비싸면서도 안정성이 떨어져 배터리 수명을 단축시키는 문제점이 있었다. 이로 인해 가격이 저렴하고 성능이 우수한 탄소 촉매의 필요성이 제기됐다.

김 교수팀은 ‘용매열 라디칼 합성법’을 고안, 탄소 촉매의 나노구조와 활성을 정밀하게 조절함으로써 해당 문제를 해결했다. 김 교수팀은 다공성 탄소 나노구조체에 코발트 원자 또는 코발트 나노입자를 포함시켜 유기-무기분자 간 상호작용을 조절하고 촉매의 구조와 활성을 정밀하게 제어해 촉매의 성능과 안정성을 높였다.

이렇게 개발된 탄소나노촉매를 이용해 제작된 금속-공기전지는 기존 촉매 대비 가격이 30% 정도로 매우 저렴하며, 오랜 충·방전 후에도 100% 이상 향상된 안정적 성능을 유지한다.

효과적인 분자제어를 통한 탄소기반 나노촉매 합성
효과적인 분자제어를 통한 탄소기반 나노촉매 합성

김 교수는 “값싸고 성능이 우수한 탄소 나노촉매를 금속-공기 전지에 적용하면 전기차 제작 단가를 획기적으로 낮출 것”이라며 “이번 연구는 분자제어를 통해 촉매 구조 및 성능이 정밀하게 조절된 차세대 나노촉매 소재 개발에 새로운 방법을 제시했다”며 연구의 의의를 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단으로부터 지원받아 한양대 ERICA캠퍼스 화학분자공학과 이상욱 교수팀과 함께 진행됐으며, 연구결과는 논문명 'Molecular engineering of nanostructures and activities on bifunctional oxygen electrocatalysts for Zinc-air batteries'으로 화학·환경 공학 분야 최상위 국제저명학술지인 <Applied Catalysis B: Environmental>에 지난 9일 온라인에 게재됐다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

  • 송곡대
  • 충북보건과학대
  • 가천대학교
  • 건국대학교
  • 경동대학교
  • 경성대학교
  • 경희대학교
  • 국립금오공과대학교
  • 군산대학교
  • 계원예술대학교
  • 대구가톨릭대학
  • 덕성여자대학교
  • 동국대학교 경주캠퍼스
  • 동서대학교
  • 동양대학교
  • 명지대학교
  • 삼육대
  • 서울디지털대학
  • 서울여자대학교
  • 선문대학교
  • 순천향대학교
  • 숭실대학교
  • 여주대학
  • 영남이공대학
  • 울산과학대학
  • 인천대학교
  • 인천재능대학교
  • 인하공업전문대학교
  • 전북대학교
  • 청주대학교
  • 한국기술교육대학교
  • 한국대학교육협의회
  • 한국영상대학교
  • 한국외국어대학교
  • 한국전문대학교육협의회
  • 한국항공대학교
  • 한양대학교
  • 한양사이버대학교
  • 호산대학교
  • 호원대학교
  • 세종대
  • 한서대
  • 울산대
  • 경희사이버대
  • 강원관광대
  • 삼육보건대
  • 서정대학교
  • 상명대학교
  • 배화여자대학교
  • 국제대학교
  • 조선이공대
  • 우송대
  • 아주대
  • 우송정보대학
  • 동서울대학교
  • 수원여자대학교
  • 연성대학교
  • 아주자동차대학
  • 세경대학교
  • 신성대학교
  • 동남보건대학교
  • 유한대
  • 동서울대
  • 우송정보대학
  • 건양대
  • 송곡대
  • 가톨릭대
  • 신성대
  • 수원여자대
  • 연성대
  • 아주자동차대
  • 세경대
  • 동남보건대
  • 연암대
  • 남서울대
  • 계명문화대
  • 수성대