국내 대학 연구진, 리튬-공기 전지 성능 향상 촉매 개발
동국대·카이스트 교수팀 연구결과 국제학술지 게재

아시아투데이 류용환 기자 = 차세대 전기 자동차 등 대형 에너지 시스템에 활용이 기대되고 있는 리튬-공기 전지의 성능을 향상시킬 수 있는 고효율 촉매 소재가 개발됐다.
 
29일 동국대학교에 따르면 융합에너지공학과 강용묵·한영규 교수팀, 카이스트(KAIST) 화학과 송현준 교수팀은 공동 연구를 통해 산소발생반응에 뛰어난 촉매효과를 가지는 것으로 알려진 팔라듐(Pd)을 구리(Cu)와 합금화시켜 산소환원반응 촉매효과를 가진 촉매를 개발하는데 성공했다.  
 
또한 이러한 촉매가 리튬-공기 전지 내에서의 전기화학반응을 가속화시킬 수 있음을 이론적으로 증명했다.  
 
리튬-공기 전지는 방전 시 산소환원반응, 충전 시 산소발생반응이 발생하는데 현재까지 이러한 반응을 가역적으로 일어나게 하는 양극 촉매로는 우수한 산소환원반응을 보이는 것으로 알려진 알파 망간산화물(α-MnO2)이 주로 사용되어왔다.
 
하지만 알파 망간산화물을 포함한 대부분의 산화물 촉매를 사용하는 경우 산소발생반응에 대한 약한 촉매 효과로 낮은 충방전 효율이 야기돼 리튬-공기 전지가 가진 에너지 밀도 측면에서의 장점을 퇴색시키는 맹점이 있었다.  
 
강 교수는 “하이브리드 전기자동차나 소규모의 에너지 저장 시스템에는 현재의 리튬이온이차전지의 적용이 기대되고 있지만 본격적인 대형 에너지 저장 시스템의 경우 에너지 밀도가 높은 차세대 전지 시스템의 적용이 요구되고 있다”고 말했다.
 
그는 “본 연구는 대표적인 차세대 전지 시스템인 리튬-공기 전지에 있어서 이금속 촉매가 그 특성을 획기적으로 향상시키는데 기여할 수 있음을 실험적으로 이론적으로 모두 밝혀냈다는 데에 큰 의의가 있다”고 덧붙였다.
 
포스코의 ‘포스코 차세대 전지 프로그램’ 및 한국연구재단의 ‘기후변화대응 기술개발사업’, ‘중견연구자지원사업(도약)’ 등의 지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 에너지 환경분야 국제학술지인 ‘에너지 앤드 인바이런먼털 사이언스(Energy & Environmental Science)’에 지난 9일 인터넷 판으로 게재됐다.