미래의 자동차는 전기차가 되리라는 것은 이견 없는 전망이다. 점차 심각해지고 있는 환경 문제로 인해 친환경적인 전기차에 대한 요구가 높아지고 있기 때문이다.
전기차는 크게 배터리 충전식과 연료전지를 활용하는 방식으로 구분되는데, 배터리 충전 방식은 비교적 긴 충전시간이, 연료전지 방식은 전지의 높은 가격이 걸림돌로 꼽힌다. 미국 존스홉킨스대학교의 연구진이 초박막 나노 시트를 활용하여 수소전지의 제조 원가를 대폭 절감시키는 방안을 사이언스지에 발표했다.
연구진에 따르면, 원자 두께가 매우 얇은 초박막 나노 시트의 반응성을 높임으로써 연료전지 생산에 필요한 귀금속의 양을 획기적으로 줄일 수 있다. 연구진의 일원인 Chao Wang 존스홉킨스대학교 교수는 “모든 물질은 원자 수준에서 물질의 결정 대칭이 파괴되면 표면 변형을 일으키는데, 이 결정을 극히 미세하게 만들면 원자 사이의 거리를 줄여 물질의 반응성이 높아진다”며 “재료의 두께를 조정하면 분자를 함께 유지하는 방법을 포함하여 재료의 특성을 변경하는 더 많은 변형을 만들 수 있어 원하는 반응을 가속화할 수 있는 더 많은 자유를 얻을 수 있다”고 설명했다.
연구에서 Wang 교수와 동료들은 원자 간의 거리를 조작하여 물질이 극적으로 변화되도록 했다. 인간의 머리카락보다 약 100만배 얇은 격자를 만들어 소재가 두꺼운 용지보다 구부러지기 쉬운 것처럼 쉽게 조작하여 연료 전지 전극의 전기 촉매를 구성하는 얇은 금속 시트의 특성을 조절했다. 연료전지는 촉매로 백금과 팔라듐과 같은 귀금속 촉매를 사용하는데, 초박막 나노 시트를 통한 특성 변화를 통해 현재보다 90% 더 적은 귀금속을 사용하면서 촉매 활동은 오히려 10~20배까지 증가됐다.
Wang 교수는 “더 적극적인 촉매는 비용을 절감하고, 궁극적으로 친환경 재생 에너지의 보급을 증가시키게 할 것”이라며, “이번 연구가 환경친화적인 자동차를 보다 쉽게 이용하도록 저렴하고 효율적인 연료 전지 생산에 도움이 되기를 희망한다”고 덧붙였다.
