▲ 기술 이전 계약 체결식(왼쪽부터 ㈜액트로 하동길 대표, 한국에너지기술연구원 김희연 책임연구원, 한국에너지기술연구원 김종남 원장)

국내 연구진이 이차전지와 연료전지의 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발하고 사업화에 성공했다.

한국에너지기술연구원(원장 김종남)은 고온에너지전환연구실 김희연 박사 연구진이 연료전지 촉매 및 이차전지 전극 물질의 표면에 다공성 그래핀쉘을 코팅하는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

개발한 기술은 다공성 그래핀쉘을 연료전지 전극용 백금(또는 백금-전이금속 합금) 촉매와 이차전지 전극용 실리콘산화물에 적용해 내구성을 200% 이상 향상시킬 수 있다.

연구진은 다공성 그래핀을 금속 촉매의 표면에 코팅하는 경우, 구멍을 가진 그래핀 껍질의 신축성과 보호효과로 인해 연료전지 및 이차전지의 성능저하를 억제하는 것을 확인했다.

개발한 기술은 전극 물질이 놓인 반응 챔버 내에 기체 상태의 탄화수소(탄소와 수소로 이루어진 화합물) 물질을 저농도로 흘려주는 것만으로 연료전지용 백금계 촉매 및 이차전지 전극용 실리콘 나노입자의 표면에 다공성 그래핀쉘을 코팅할 수 있다.

이 기술은 공정이 간단하며, 처리 시간이 수 초에서 수 분으로 짧고, 온도와 반응물의 농도 조절만으로 그래핀쉘의 형상 및 두께를 조절할 수 있다. 또, 촉매 10kg을 코팅하는데 원료비가 수 백 원에 불과해 적은 예산으로 단기간 사업화가 용이하다.

배터리는 충방전 과정에서 손상되고 충전효율이 저하되지만, 차세대 음극재인 실리콘 나노 입자에 다공성 그래핀쉘을 코팅시 배터리의 수명저하(전극의 비활성화)를 근본 억제할 수 있다.

또 연료전지 전극용 촉매의 경우, 가동 중 촉매 입자의 심각한 비활성화가 필수적으로 동반되는데, 촉매 표면에 코팅된 다공성 그래핀쉘의 보호 효과로 촉매 입자의 응집, 부식, 탈락을 근본적으로 억제할 수 있다.

한편, 한국에너지기술연구원은 ㈜액트로(대표 하동길)와 5월 6일 11시 대전 본원에서 ‘다공성 그래핀 코팅’ 기술 이전 체결식을 가졌다.

연구책임자인 김희연 박사는 “이번 기술 이전은 국내 자체기술로 개발된 순수 원천 소재 기술에 대한 사업화로 매우 드문 사례”이며, “K-소부장 기술을 바탕으로 한 수소경제 및 친환경 에너지 시스템의 인프라 구축에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

㈜액트로 하동길 대표는 “미래 먹거리를 선정해 투자 및 추가증설 계획을 수립했다는데 의의가 있으며, 향후 원천기술 및 관련 소재기업들과 시너지를 통해 입지를 강화하겠다”고 밝혔다.

국내 정밀부품 제조 전문기업인 ㈜액트로는 기술 이전 받은 순수 국내기술을 기반으로 전극 소재를 양산할 계획이며, 기존에 대부분 수입에 의존하던 전극 소재를 국산화하고 나아가서 관련 해외 시장을 개척을 목표로 하고 있다.