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이재영 지스트 교수(지구․환경공학부) 연구팀은 조강우 포항공대 교수팀과 함께 수소생산에 필요한 새로운 촉매를 개발했다.
수소생산은 일반적으로 물에 전기를 흘려보내는 ‘수전해 기술’을 이용한다. 수전해 기술은 신재생 에너지와의 결합을 통해 화석연료와 이산화탄소의 배출에서 자유로워질 수 있으며, 고순도의 수소생산이 가능하다는 큰 장점이 있다. 수전해 기술의 효율은 산소발생반응 촉매에 따라 달라진다.
비싼 백금 사용… 수소 단가 높을 수밖에
기존까지 산소발생반응 촉매는 백금계 금속을 사용해왔다. 그러나 백금계 금속은 가격이 비싸서 생산 단가가 높을 수밖에 없었다.
연구팀은 표면적이 넓은 따개비 구조와 활성점으로의 변환이 쉬운 티타니아(TiO2) 구조를 3층으로 쌓은 코발트 금속기반 촉매를 개발했다. 반응 중 확장되는 활성점과 개선된 반응물과의 흡착능으로 인해 개발된 촉매는 수전해의 효율 결정 반응인 산소발생반응에서 뛰어난 효율을 보였다.
촉매 개발로 수소 단가 낮아질 것
최근들어 온실가스의 주성분인 이산화탄소의 배출량을 감축하기 위해 석유·석탄의 대체 에너지원으로 수소를 사용하는 기술이 주목받고 있다. 그러나 현재 수소 생산의 97% 이상은 석탄 등 화석연료의 열화학적 개질을 통해 생산되어 여전히 화석연료에 대한 의존성이 높다.
이 교수와 조 교수는 “삼층 따개비 모양의 새로운 촉매구조를 제안하고 반응기작을 규명함으로써 고효율 산소발생반응용 촉매 구조 후보군을 넓혔다”면서 “이는 저에너지·친환경 수소생산의 길을 앞당기는 발판이 될 것”이라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단, 지스트 개발과제의 지원을 받았으며, 지난 4일 국제 학술지 「ACS Energy Letters」 온라인에 게재됐다.
