귀금속 없이 물 전기분해…수소·산소 함께 얻는다

김동완 고려대 교수팀, 비싼 재료 대체할 촉매 기술 개발

한국연구재단은 고려대 김동완 교수·송희조 박사 연구팀이 귀금속이 아닌 재료를 사용해 수소와 산소를 모두 생산하는 양 기능성 촉매를 개발했다고 15일 밝혔다.

신재생에너지인 수소연료는 화석연료를 대체할 물질로 주목받는다.

다양한 수소 생산 방법 중 지구상에 풍부한 물을 전기 분해해 수소를 얻는 방식은 친환경적이어서 학계에서 활발하게 연구하고 있다.

다만 현재로선 경제성이 크게 떨어져 상용화와는 거리가 멀다.

주로 백금이나 루테늄과 같은 귀금속을 전기분해 촉매로 사용하기 때문이다.

수소가 발생하는 양극과 산소가 발생하는 음극에 서로 다른 촉매를 사용하는 점도 비효율적이다.

연구팀은 코발트·황을 기반으로 물을 전기분해할 때 양극과 음극에서 모두 사용할 수 있는 고성능 촉매를 만들었다.

코발트·황 화합물은 3차원 구조로 돼 있다.

2차원 나노시트가 자가 조립된 형태다.

연구팀은 이를 니켈과 인으로 치환해 조성에 변화를 줬다.

그랬더니 촉매 활성도와 안정성이 아주 좋아졌다.

촉매는 수소와 산소 발생 반응 모두 높은 활성을 보였다.

50시간 이상 측정해도 특성이 변하지 않는 우수한 안정성을 나타냈다.

김동완 교수는 "코발트와 황 등 상대적으로 값싼 원료를 사용해 고활성 양 기능성 물 전기분해 촉매를 구현한 것"이라며 "대용량 수소원료 생산 산업화에 이바지할 것으로 기대한다"고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 나노소재기술개발사업 지원으로 수행했다.

지난 8일 에너지 분야 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머터리얼스'(Advanced Energy Materials) 온라인에 논문이 실렸다.

/연합뉴스