KAIST(총장 강성모)는 오일권 기계공학과 교수 연구팀이 물 분해 수소 생산 공정에서 값비싼 귀금속 촉매를 대체할 수 있는 니켈-코발트 기반의 이중 나노선 구조 촉매를 개발했다고 19일 밝혔다.
기존 수소에너지 생산 방법은 물 전기분해식이다. 공해 없이 순수한 수소를 생산할 수 있다. 그러나 비용 부담이 커서 상용화에 어려움이 있다. 분해 반응을 일으키는 촉매가 값비싼 귀금속으로 만들어지기 때문이다.
산소가 발생하는 플러스 전극에는 이리듐 및 루테늄 산화물 기반 촉매가 쓰인다. 수소를 만들어내는 마이너스 전극에는 백금이 필요하다.
오일권 교수 연구팀은 저렴한 니켈-코발트 금속 기반 화합물로 이리듐·루테늄 산화물 촉매 대체에 성공했다. 니켈-코발트 촉매는 전도성이 떨어져 기존 촉매에 비해 분해 성능도 낮았다.
연구팀은 니켈-코발트 용액을 수열 합성(고온·고압 상태에서 수용액에 금속을 녹여 합성하는 기술)했다. 여기에 추가 수열 합성으로 전도성 높은 탄소층을 더하는 `이중 나노선 구조`를 만들었다. 이 구조는 전극과 나노선 복합체 사이의 전하 전달 능력을 극대화한다. 기존의 니켈-코발트 금속 촉매에 비해 30% 낮은 전압에서도 2.7배 높은 단위 면적당 촉매 활성도를 보였다.
오 교수는 “연이은 수열 합성으로 다소 간단하고 대량 생산할 수 있는 촉매를 개발했다”면서 “성능도 기존의 귀금속 촉매에 뒤떨어지지 않아 물을 수소화하는 기술 상용화에 기여할 것”이라고 설명했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
