울산과학기술원(UNIST)은 생산 비용은 싸고 효율과 내구성은 우수한 비귀금속 수전해 촉매를 개발했다고 8일 밝혔다.
UNIST에 따르면 신소재공학과 박혜성 교수와 동국대 융합에너지신소재공학과 한영규 교수 공동 연구팀은 기존 값비싼 귀금속 촉매를 대신할 비귀금속 기반 이기능성(bifunctional) 수전해 촉매를 개발했다.
수전해 기술은 전기 에너지로 물을 수소와 산소로 분리해내는 것으로, 탄소 배출 없이 수소를 생산할 수 있다.
이 기술의 상용화 관건은 값싸고 오래 가는 촉매 개발이다.
일반적인 수전해 장비는 산화전극(산소발생전극)과 환원전극(수소발생전극)에서 최적의 성능을 발휘하는 귀금속의 종류가 달라 공정이 복잡하고, 촉매 자체의 안정성과 경제성이 부족해 상업화가 어려운 실정이다.
연구팀은 양 전극 모두에 코팅해 쓸 수 있는 이기능성 촉매를 개발, 수전해 장비 제작 공정을 단순화해 비용을 절감했다.
촉매 제조 공정은 작은 쇠구슬이 담긴 원통 용기에 원료를 넣고 돌리기만 하면 될 정도로 간단하다.
이 촉매는 1㎠ 크기 전극에 100㎃의 전류를 흘리는 실험에서도 손상 없이 2천500시간 안정적으로 작동했다.
일반적인 수전해 촉매는 동일한 면적에 50㎃ 이상의 전류를 흘리면 촉매가 전극에서 벗겨지기 시작하는 내구성 문제가 있었다.
박혜성 교수는 "수전해 기술의 상용화를 위해서는 촉매 효율 자체도 좋아야 하지만, 촉매를 값싼 공정으로 대량 생산할 수 있어야 하고 수명도 길어야 한다"며 "이번 연구로 이런 조건을 동시에 만족하는 촉매를 개발했다"고 말했다.
연구 결과는 국제 학술지인 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications) 7월 29일 자 온라인판에 게재됐다.
연구는 한국연구재단의 '기초연구실지원사업', '중견연구자지원사업'의 지원을 받아 이뤄졌다.
정재훈기자 jhoon@etnews.com
