더욱 싸고 빠르게 수소를 생산하는 촉매가 개발됐다. 최근 포스텍·지스트(광주과학기술원) 공동연구팀에서 ‘물 전기분해 기술’을 통해 효율적으로 수소를 얻을 수 있는 안정적이고 대량생산 가능한 촉매를 내놓았다. 이번 연구 성과는 재료 분야 국제 학술지 『어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)』에 지난달 뒷표지(back cover) 논문으로 게재됐다.

세계 곳곳에서 나타나고 있는 이상기상 현상이나 가속화되는 지구온난화를 막을 방법은 없다. 그 속도를 늦추는 것이 인류의 과제일 뿐이다. 온실가스인 이산화탄소를 배출하는 화석연료 대신 수소를 에너지원으로 사용하는 기술이 요구되는 것도 그런 이유 때문이다. 그중에서도 물 분자(H₂O)에 전류를 흘려 수소(H₂)와 산소(O₂)로 분해해 수소를 생산하는 ‘물 전기분해(수전해) 기술’이 대표적인 청정에너지 기술로 주목받고 있다. 일반적으로 백금이나 이리듐 등 귀금속 촉매를 사용하는데 가격이 비싸 상용화에 걸림돌이 된다. 저가 금속 기반의 촉매들이 개발됐지만 귀금속 촉매만큼 효율을 내지 못한다.

조강우 포스텍 교수(환경공학부) 연구팀은 이재영 지스트 교수(지구·환경공학부) 연구팀과 함께 니켈-철 스피넬(첨정석) 산화물에 소량의 이리듐 도핑을 통해 이리듐 산화물보다 높은 활성과 기존 니켈-철 산화물보다 우수한 안정성을 가진 산소발생반응용 촉매 개발에 성공했다. 

연구팀이 이번에 개발한 촉매는 대량생산이 가능한 졸겔법(sol-gel)을 사용했다. 이번에 개발된 촉매는 높은 전류 밀도 조건에서 이리듐 산화물보다 과전압이 40밀리볼트 이상 낮다. 또한 130일 이상 구동이 가능할 정도로 안정성이 높아 친환경 수소생산을 앞당길 것으로 전망된다.

조 교수는 “지속가능한 에너지 개발과 탄소 중립적인 수소발생을 위해서는 고효율 산소발생 전기촉매의 활용이 필수적”이라며 “이 연구를 통해 니켈-철 스피넬 산화물제의 높은 활성과 안정성을 확인함으로써 친환경 수소 생산의 길이 열릴 것으로 기대한다”고 말했다

김재호 기자 kimyital@kyosu.net 

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