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수소연료 상용화의 걸림돌 제거
수소연료 상용화의 걸림돌 제거
  • 양도웅
  • 승인 2018.11.06 12:08
  • 댓글 0
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- 화석연료 대체재인 수소연료 얻는 데 물 전기분해 과정은 필수
- 하지만 물 전기분해 촉매인 비싼 귀금속 때문에 수소연료 상용화가 어려웠음
- 최근 이성철 교수팀의 연구로 재활용 폐구리선을 촉매로 활용한 물 전기분해 가능해짐

이성철 한양대 교수팀(화학공학과)이 경제적이면서 성능도 뛰어난 물 전기분해 촉매를 개발했다. 

현재 많은 국가가 정부 차원에서 화석연료의 대체재로 수소연료를 주목하고 있다. 유한하고 유해물질을 생산하는 화석연료와 달리, 물을 전기분해해 얻는 수소연료는 무한하고 유해물질을 거의 생산하지 않기 때문이다. 

하지만 수소연료를 얻기 위해 전기분해하는 과정에서 백금·루테늄 같은 고가의 금속 촉매가 필요해 경제성이 떨어진다는 지적을 꾸준히 받아 왔다. 이런 문제로 수소연료의 필요성과 장점이 꾸준히 제기되면서도 상용화에 어려움을 겪었던 것. 

이를 해결하기 위해 이성철 교수팀은 물을 전기분해하는 과정에서 필요한 값비싼 귀금속 대신 재활용 폐(廢)구리선과 흔한 금속들을 활용했고, 마침내 수소·산소 생산에 성공했다. 

이 교수팀은 전극 소재인 이리듐·루테늄 대신 니켈·코발트·인으로 촉매 만들고 이를 폐구리선에 고정시킨 ‘NiCoP/SCW’ 이라는 복합체를 개발했다. 해당 물질은 최고의 촉매로 알려진 루테늄보다 성능이 우수해 기존보다 상대적으로 적은 전기로 수소·산소 생산이 가능했다. 

NiCoP/SCW 제조 모식도. 연구팀은 수소·산소 발생용 물 분해 촉매인 백금의 한계를 해결하기 위해, 값 싼 니켈-코발트-인 기반의 친환경 금속과 재활용 폐구리선 기반 담지체를 이용한 복합체(NiCoP/SCW)를 제조했다. 이를 통해 △효율 △내구성 △저전압 △가격경쟁력을 동시에 해결하는 데 성공했다. 자료 제공=한양대 미디어전략센터

또한 폐 구리선을 활용하므로 비교할 수 없을 만큼 가격이 저렴해 대량 생산이 가능하다는 장점도 있다. 이 교수팀은 현재 ‘NiCoP/SCW’ 복합체에 관한 특허출원을 한 상태이다. 

이성철 교수는 “이번 연구는 정부가 추진하는 Power to Gas(P2G) 기술·환경 분야에 새로운 방향을 제시할 뿐만 아니라 학계와 산업계 등 여러 분야에서 주목받을 것으로 기대한다”며 “향후 상용화될 경우 에너지 및 환경 문제 해결에 기여할 것”이라고 이번 연구의 의의를 밝혔다. 

이번 연구를 발표한 논문은 「Harvesting electronic waste for the development of highly efficient eco-design electrodes for electrocatalytic water splitting」이며 재료과학분야 권위지인 『Advanced Energy Materials』 10월 자에 게재됐다.

또한 이번 연구는 한국연구재단 주관 BK21 플러스사업, 산업통상자원부 및 한국에너지기술평가원이 주관하는 신재생 에너지핵심기술 개발 사업의 일환으로 진행됐다. 

양도웅 기자 doh0328@kyosu.net


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