화학공학부 이기백 교수 연구팀, 이형접합 산화물 촉매 제조
기존 귀금속 촉매보다 저렴하면서 고효율·고내구성
에너지·환경 분야 세계 상위 1% 이내 국제저명학술지 게재

영남대학교는 이기백 화학공학부 교수 연구팀이 차세대 청정에너지원 중 하나로 주목받고 있는 수소를 대규모로 생산할 수 있는 새로운 촉매를 개발했다고 23일 밝혔다. 물의 전기분해를 통한 수소 생산에 사용되는 기존 귀금속 촉매를 대체할 수 있는 촉매로 평가받고 있다.

연구팀은 니켈-셀레나이드(NiSe)로 이루어진 나노시트(Nanosheets) 기반 코발트-철(CoFe)을 전기도금해 이형접합 산화물(CoFe-LDH@NiSe) 촉매를 제조했다. 기존 촉매는 고가인데다가 느린 반응성 및 낮은 내구성을 가진 반면 이번에 개발한 촉매는 저렴하면서도 고효율, 고내구성의 특성을 갖고 있다.

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<영남대학교 화학공학부 연구팀(왼쪽부터 셔린 마리아 니티아 요한 연구교수, 김동준 박사, 이유현 연구원,김민규 교수, 이기백 교수)>

실험결과 이번 촉매는 우수한 전기전도성으로 인해 전자이동이 효과적으로 이루어져 수소발생 및 산소발생 반응에서 기존 귀금속 촉매보다 높은 활성을 보였다. 120시간 이상 연속된 수전해 실험에서도 안정적인 성능이 유지될 만큼 내구성이 우수했다. 에너지 저장 및 변환 시스템, 연료전지, 하이브리드 슈퍼커패시터 등 다양한 에너지 분야에 적용이 가능하다.

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<이형접합 산화물 촉매의 구조, 자유에너지(DFT) 계산 및 수전해 성능>

이기백 교수는 “최근 이산화탄소 배출에 의해 급격한 지구 온난화로 우리 주위에 심각한 기후변화가 초래되고 있다. 이산화탄소 배출을 줄이고 청정에너지원 개발이 필요한 이유다”면서 “수전해, 연료전지 및 차세대 이차전지를 꾸준히 개발해 사회에 기여하겠다”고 말했다.

연구결과는 '고효율의 수소생산을 위한 니켈-셀레나이드(NiSe) 기반 코발트-철 산화물(CoFe-LDH)을 활용한 수전해용 이형접합 촉매 개발'이라는 논문으로 에너지·환경 분야 상위 1% 이내에 드는 국제저명학술지 '응용촉매B-환경'에 오는 7월 게재 예정이다.

이번 연구는 셔린 마리아 니티아 요한 화학공학부 연구교수와 김동준 박사(오하이오주립대학교 박사과정)가 공동 제1저자, 이유현(대학원 화학공학과 석사3기) 연구원이 공동저자, 화학공학부 김민규, 이기백 교수가 공동 교신저자로 참여했다.

대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com