KPI뉴스 - 포스텍·서울대, 열에너지로 수소 생산 가능한 복합 산화물 발견

  • 맑음고흥14.7℃
  • 맑음서울22.3℃
  • 맑음보성군14.7℃
  • 맑음보령14.9℃
  • 맑음보은18.3℃
  • 맑음서귀포19.2℃
  • 흐림영천16.7℃
  • 맑음장수13.4℃
  • 맑음양산시18.2℃
  • 맑음순천13.2℃
  • 맑음정선군12.0℃
  • 맑음상주16.9℃
  • 맑음구미15.4℃
  • 맑음북강릉13.6℃
  • 맑음강화17.9℃
  • 맑음부안17.2℃
  • 맑음남해16.3℃
  • 맑음대구17.4℃
  • 맑음추풍령13.5℃
  • 맑음고산17.1℃
  • 맑음충주17.4℃
  • 맑음통영17.1℃
  • 맑음광양시17.6℃
  • 맑음흑산도14.1℃
  • 맑음이천21.3℃
  • 맑음북부산17.6℃
  • 맑음철원17.2℃
  • 맑음서산16.3℃
  • 박무홍성18.1℃
  • 맑음파주17.2℃
  • 맑음양평19.6℃
  • 맑음장흥15.9℃
  • 맑음안동15.3℃
  • 맑음영주13.4℃
  • 맑음제천14.8℃
  • 맑음순창군16.9℃
  • 맑음김해시17.0℃
  • 맑음의성13.0℃
  • 맑음진주14.1℃
  • 맑음의령군14.2℃
  • 맑음거창14.2℃
  • 맑음창원18.6℃
  • 맑음인천18.6℃
  • 맑음동해15.8℃
  • 맑음금산16.4℃
  • 맑음밀양15.8℃
  • 맑음영광군16.0℃
  • 맑음춘천17.6℃
  • 맑음속초14.6℃
  • 맑음수원19.9℃
  • 맑음세종18.2℃
  • 흐림울진16.3℃
  • 맑음진도군14.6℃
  • 맑음대관령6.0℃
  • 맑음고창16.9℃
  • 맑음태백9.7℃
  • 맑음북춘천16.6℃
  • 맑음성산18.2℃
  • 맑음청주21.8℃
  • 맑음목포17.4℃
  • 맑음제주18.5℃
  • 맑음홍천18.0℃
  • 맑음정읍17.6℃
  • 흐림포항17.1℃
  • 맑음문경14.9℃
  • 맑음합천15.3℃
  • 맑음완도16.8℃
  • 흐림울릉도14.0℃
  • 맑음영월15.5℃
  • 흐림울산15.4℃
  • 맑음봉화11.1℃
  • 구름많음경주시16.8℃
  • 맑음서청주19.6℃
  • 맑음부산17.0℃
  • 맑음부여16.1℃
  • 맑음임실15.9℃
  • 맑음광주19.7℃
  • 맑음백령도15.3℃
  • 맑음해남16.8℃
  • 흐림영덕15.6℃
  • 맑음거제16.8℃
  • 맑음대전20.9℃
  • 맑음남원16.8℃
  • 맑음함양군13.9℃
  • 맑음청송군11.5℃
  • 맑음강릉15.4℃
  • 맑음산청15.4℃
  • 맑음군산15.7℃
  • 맑음여수17.7℃
  • 맑음북창원18.1℃
  • 맑음인제13.0℃
  • 맑음동두천18.8℃
  • 맑음고창군16.5℃
  • 맑음천안17.4℃
  • 맑음전주18.4℃
  • 맑음강진군16.5℃
  • 맑음원주21.5℃

포스텍·서울대, 열에너지로 수소 생산 가능한 복합 산화물 발견

장영태 기자
기사승인 : 2025-08-14 10:20:03
고속 전산 스크리닝으로 신물질 발굴 시간·비용 대폭 절감
계산과학적 데이터베이스로 단기간에 찾아낸 사례로 평가

포스텍은 진현규 교수 연구팀이 서울대 정인호 교수 연구팀과 함께 지구상에 풍부한 열에너지만으로 깨끗한 수소를 대량 생산할 수 있는 새로운 물질을 찾아내는데 성공했다고 14일 밝혔다.

 

기존보다 훨씬 빠른 컴퓨터 계산으로 발견한 이 물질은 세계 최고 수준의 효율을 보여 탄소 배출 없는 미래 에너지 시대를 앞당길 것으로 기대된다.

 

이번 연구는 국제 학술지 중 하나인 '어드밴스드 사이언스' 온라인판에 게재됐다.

 

▲ 포스텍 기계공학과 진현규 교수(왼쪽), 서울대 재료공학부 정인호 교수. [포스텍 제공]

 

지구온난화로 인한 기후 위기가 심각해지면서 전 세계가 탄소 배출을 줄이기 위해 노력하고 있다. 연일 계속되는 폭염과 홍수 등 이상기후 현상이 인류 생존을 위협하고 있기 때문이다.

 

이런 상황에서 수소는 태울 때 물만 나오는 청정에너지로 주목받고 있으며, 생산 과정에서도 탄소를 전혀 배출하지 않는 '그린 수소'는 각국이 기술 개발 경쟁을 벌이는 핵심 분야다.

  

연구팀이 주목한 것은 '열화학적 수소 생산' 기술이다. 이는 특정 산화물 물질이 열을 받으면 산소를 내보내고(환원 반응), 식으면 물에서 산소를 빼앗아 되돌리는 과정(산화 반응)을 반복하며 수소를 만드는데, 쉽게 말해 열만 가해주면 자동으로 수소를 생산하는 '수소 제조기'인 셈이다.

 

문제는 어떤 원소를 넣어야 효율을 높일 수 있는지, 또 그 비율과 반응 온도는 얼마가 최적인지 찾는 데 많은 시간과 비용이 든다는 점이다. 기존 방식으로는 조건 하나를 확인하는 데 일주일 이상 걸렸다.

 

연구팀은 열역학 원리를 바탕으로 한 대용량 데이터베이스와 고속 계산 기술을 결합해 '고속 대량 스크리닝' 방법을 개발했다.

 

▲ 고속 대량 스크리닝을 통한 고효율 수소 생산 사이클 개발 모식도. [포스텍 제공]

 

이 방법을 사용하면 1000가지 이상의 서로 다른 조건을 단 24시간 만에 분석할 수 있다. 기존 방식보다 무려 7000배 이상 빨라진 것이다.

 

이렇게 컴퓨터로 걸러낸 유망한 후보 물질들을 실제 실험실에서 직접 만들어 성능을 확인한 결과, 연구팀은 최종적으로 새로운 물질을 발견했다.

 

이 물질은 마그네슘, 망간, 코발트, 철 등 여러 금속이 절묘한 비율로 섞여 만들어진 복합 산화물이다. 이 물질은 열에너지 변환 효율과 원자당 수소 생산량 등 지표에서 세계 최고 수준의 성능을 보였다.

 

이번 연구가 더욱 의미 있는 이유는 수소 생산을 넘어 다른 산업 분야에도 폭넓게 응용할 수 있기 때문이다. 예를 들어 천연가스에서 수소를 뽑아내는 메탄 개질 공정, 폐배터리에서 귀중한 금속을 회수하는 배터리 재활용, 철강 제조 과정의 금속 산화·환원 공정 등에서도 온도와 가스 조건에 따라 최적의 물질을 신속하게 찾아낼 수 있다.

 

서울대 정인호 교수는 "AI만으로는 설계가 어려운 복잡한 산화물 소재를 계산과학적 데이터베이스로 단기간에 찾아낸 좋은 사례"라며 "다학제 협업이 가져온 성과"라고 강조했다.

 

포스텍 진현규 교수는 "이번 연구는 새로운 수소 생산 물질을 찾는 시간을 획기적으로 줄여 기술 상용화에 한 걸음 다가섰다"고 말했다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]