[인터뷰] 직접메탄올 연료전지 시대 여명에 선 성영은 서울대 교수

[에너지경제 안희민기자] 7일 기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단이  중금속을 이용해 직접메탄올 연료전지의 효율을 높일 수 있는 기술을 개발했다.

연구책임자는 성영은 교수(서울대 화학공학과).

성 교수는 "3∼4년 후면 스마트폰을 한번 충전해 일주일 쓰는 시대가 열릴 것"이라고 말했다.

메탄올과 산소의 전기화학적 반응을 통해 전기를 생산하는 ‘직접메탄올 연료전지’(Direct Methanol Fuel Cell·DMFC)는 에너지 밀도가 높아 수소 기반 연료전지보다 연료의 저장과 운반이 쉽고 소형화할 수 있다는 장점이 있다는 것이 성 교수의 말이다.

스마트폰으로 못하는 일이 없다는 시대이지만 정작 이차전지의 짧은 수명 때문에 하루가 멀다 하고 충전해야 하는 문제는 해결하지 못했다. 직접메탄올 연료전지가 대안이었는데 성능을 지속적으로 유지하는 것이 숙제였다.

성 교수 연구팀은 이에 대한 해결점을 찾았다. 직접메탄올 연료전지의 고질적인 문제였던 백금 촉매의 효율 저하를 해결한 것. 백금 촉매는 메탄과 반응하며 일산화탄소가 덧씌워져 성능이 떨어지기 일쑤였는데 성 교수는 백금 촉매에 크롬 산화제를 적용해 일산화탄소를 이산화탄소로 바꿔 날려버렸다.

"미국 일리노이大 유학 시절부터 직접메탄올 연료전지 기초연구를 진행해왔습니다. 98년 귀국 후 광주과학기술원과 서울대에서 계속 이어왔습니다."

직접메탄올 연료전지는 메탄올과 산소 간 전기화학적 반응에 의해 전기를 생산하는 시스템으로 친환경적이고 연료가 구하기 쉽다는 장점 때문에 애플, 삼성그룹의 종합기술원 등에서 일찍이 주목해 왔다.

근처 문방구에서 구하기 쉬운 ‘공업용 알콜’(메탄올)을 공기 중의 산소와 결합해 발전한다. 나오는 부산물은 ‘물(H20)’일 뿐이다. 성 교수는 "광주과학기술원 재직 시절 삼성종합기술원 측이 직접메탄올 연료전지에 접근해왔다"고 덧붙였다.

"직접메탄올 연료전지가 상품화되는데 3∼4년 걸리지만 시제품은 1년 안에 출시 가능합니다. 삼성종합기술원도 이미 시제품을 만든 것으로 알고 있습니다. 다만 가격과 용량문제가 남아 상품으로 출시하지 못할 뿐입니다."
성 교수의 말대로라면 변화는 스마트폰에만 국한되지 않는다. 이차전지 시대가 가고 연료전지 시대가 열리는 패러다임 변화도 가능하다.
"직접메탄올 연료전지의 소형화와 메탄올 카트리지 양산이 다음 과제입니다."

이번 연구는 IBS 나노입자 연구단과 미래부 글로벌프론티어사업의 지원을 받았다. 연구성과는 세계적인 학술지인 네이처의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트’에 지난 12일자 온라인판에 게재됐다.