▲ 속이 빈 원통형 촉매인 페로브스카이트 산화물(흰색)과 평면 형태인 '3차원 질소 도입 그래핀'(검은색)이 뒤섞인 복합촉매를 표현했다.

울산과학기술원(UNIST)은 에너지 및 화학공학부 김건태 교수팀이 금속-공기전지의 성능을 높이는 새로운 복합촉매를 개발했다고 2일 밝혔다.

김 교수팀에 따르면 금속-공기전지는 금속으로 만들어진 '연료극'과 산소를 받는 '공기극'으로 이뤄진다.

산소를 금속과 반응시키면서 전기를 발생시키고, 반대로 산화된 금속에서 산소를 분리하면 전기를 저장할 수 있다.

공기극에 있는 촉매의 성능이 좋아야 방전이나 충전이 잘 된다. 주로 백금이나 산화 이리듐 등을 고성능 촉매로 썼지만, 귀금속이라 비싸고 희소한 데다 내구성도 낮다.

최근에는 페로브스카이트(Perovskite) 물질이나 탄소 재료 등을 이용한 새로운 촉매 개발이 추진되고 있다.

김 교수팀은 '페로브스카이트 산화물'과 '3차원 질소 도입 그래핀'으로 복합촉매를 만들었다.

두 촉매는 따로 사용해도 일정 수준의 성능을 나타내는 데, 혼합하자 시너지 효과를 보이며 훨씬 뛰어난 성능을 보였다고 김 교수팀은 설명했다.

김 교수는 "복합촉매에서 나타나는 시너지 효과는 촉매끼리 전자 이동을 촉진한 결과"라며 "이번 분석을 참고하면 더 효율적인 복합촉매를 설계할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구에는 에너지 및 화학공학부의 조재필·이준희 교수도 함께 참여했다.

연구 결과는 마이크로·나노 재료 분야의 세계적 권위지로 알려진 '스몰'(small) 11월 28일 자 표지로 선정돼 출판됐다.