류원희 숙대 교수, 헤모글로빈 활용한 친환경 배터리용 촉매기술 개발

국내 연구진이 동물의 혈액을 활용해 전기자동차의 배터리 성능을 획기적으로 향상시키는 기술을 개발했다.
숙명여대학교는 화공생명공학부 류원희 교수 연구팀이 차세대 리튬공기전지용 촉매 시스템에 혈액 내 헤모글로빈의 주요 요소인 헴(Heme)분자를 도입해 배터리의 수명과 성능을 개선하는데 성공했다고 25일 밝혔다.

↑ 류원희 교수

이번 연구는 류 교수 연구팀과 예일대학교 앙드레 테일러(Andre D. Taylor) 교수그룹이 공동으로 수행했다. 연구 결과는 저명한 과학저널인 네이처커뮤니케이션(Nature Communications, IF=11.329)에 지난 19일 게재됐다.
리튬공기전지는 기존 리튬이온이차전지 기반의 전기자동차보다 2~3배 이상의 긴 주행거리를 가능하게 하는 것으로 알려져 있다. 현재 리튬이온이차전지를 기반으로 제조되는 상용 전기자동차의 경우 1회 충전 시 주행거리가 약 200km 내외에 불과해 전기차 상용화의 큰 걸림돌이 되어왔다.
류 교수는 “전기자동차의 대중화를 위해선 500km 이상의 장거리 운행이 요구된다”며 “이는 리튬이온이차전지에 비해 2~3배의 높은 에너지밀도를 가진 리튬공기전기 도입을 통해 해결할 수 있다”고 말했다.
하지만 리튬공기전지는 구동 시 큰 저항으로 인해 효율이 떨어지고 수명특성이 크게 저하되는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 많은 연구진들이 귀금속 또는 금속산화물 기반의 촉매물질을 전극 위에 도포하는 연구를 진행해 어느정도 해결할 수 있었지만, 리튬산화물기반의 표면생성물에 의한 촉매 표면 비활성화문제와 귀금속 사용으로 인한 가격상승문제가 발생했다.
류원희 교수와 앙드레 테일러 교수그룹은 혈액 내 헤모글로빈의 핵심 분자인 헴 분자를 촉매로 사용해 리튬공기전지의 효율을 크게 증가시키고 수명특성을 2배 향상시키는데 성공했다. 헤모글로빈은 사람뿐만 아니라 지구상의 동물, 생명체의 혈액내부에 존재하고 있는 핵심단백질물질로 대표적인 산소전달체다.
류 교수는 “향후 식품공업, 사육산업과 연관해 자원고갈 없이 촉매물질을 지속적으로 얻을 수 있을 것”이라며 “기존의 생명공학과 차세대 에너지 분야의 교차결합을 통해 새로운 융합연구분야를 제시해 리튬공기전지 기반의 전기자동차 상용화에 도움이 될 것으로 기대된다”고 말했다.
[디지털뉴스국 조성신 기자]