KPI뉴스 - UNIST 연구팀, 효율·경제성 극대화 '수소 촉매' 개발

  • 흐림강화14.3℃
  • 흐림원주15.9℃
  • 흐림부여14.7℃
  • 흐림영천12.7℃
  • 맑음진도군8.1℃
  • 흐림부안12.7℃
  • 맑음서귀포13.3℃
  • 흐림동해12.9℃
  • 비북부산12.9℃
  • 비포항13.6℃
  • 비울릉도11.8℃
  • 흐림고창군12.0℃
  • 흐림문경12.0℃
  • 흐림광주14.4℃
  • 흐림이천15.7℃
  • 맑음고산12.7℃
  • 흐림통영13.9℃
  • 흐림서청주14.7℃
  • 흐림고흥10.9℃
  • 흐림광양시14.1℃
  • 흐림춘천16.3℃
  • 흐림양평16.5℃
  • 흐림인제12.9℃
  • 흐림봉화11.6℃
  • 흐림금산13.9℃
  • 흐림서산13.0℃
  • 흐림정읍12.9℃
  • 흐림철원15.1℃
  • 비여수13.4℃
  • 흐림청송군11.6℃
  • 흐림구미14.9℃
  • 흐림보령11.5℃
  • 흐림거제13.2℃
  • 흐림서울15.8℃
  • 맑음흑산도11.2℃
  • 흐림정선군11.2℃
  • 비인천14.7℃
  • 흐림임실12.3℃
  • 흐림산청13.9℃
  • 흐림남원12.2℃
  • 흐림거창11.8℃
  • 흐림장흥12.1℃
  • 흐림보은13.7℃
  • 비청주15.6℃
  • 흐림홍천16.7℃
  • 흐림파주14.0℃
  • 비울산11.9℃
  • 흐림의성14.1℃
  • 비전주13.3℃
  • 맑음목포11.4℃
  • 박무백령도10.5℃
  • 구름많음성산13.6℃
  • 흐림함양군11.7℃
  • 흐림김해시11.8℃
  • 흐림홍성15.3℃
  • 흐림제천14.6℃
  • 흐림속초13.3℃
  • 흐림순창군11.5℃
  • 흐림의령군14.1℃
  • 비부산12.6℃
  • 흐림상주13.5℃
  • 흐림천안14.6℃
  • 맑음해남9.9℃
  • 흐림군산13.1℃
  • 흐림추풍령12.3℃
  • 흐림안동13.2℃
  • 흐림진주13.5℃
  • 흐림영주12.8℃
  • 맑음완도12.6℃
  • 흐림충주15.6℃
  • 흐림태백10.6℃
  • 비수원14.0℃
  • 흐림영덕11.5℃
  • 맑음영광군10.1℃
  • 흐림강릉14.4℃
  • 흐림양산시12.7℃
  • 흐림북강릉12.6℃
  • 흐림장수9.1℃
  • 비대전14.6℃
  • 비창원13.4℃
  • 구름많음고창11.5℃
  • 흐림북창원14.1℃
  • 흐림남해13.8℃
  • 흐림밀양13.7℃
  • 흐림경주시12.2℃
  • 흐림순천11.4℃
  • 흐림동두천14.8℃
  • 흐림영월13.9℃
  • 흐림보성군12.2℃
  • 흐림대구13.8℃
  • 맑음제주12.5℃
  • 흐림울진12.9℃
  • 흐림세종14.4℃
  • 흐림대관령9.5℃
  • 흐림합천14.5℃
  • 흐림북춘천17.0℃
  • 구름많음강진군13.7℃

UNIST 연구팀, 효율·경제성 극대화 '수소 촉매' 개발

박동욱 기자
기사승인 : 2021-08-08 12:57:35
'상업화 관건' 내구성도 기존보다 2.5배 향상
세계 권위 학술지 7월29일자 온라인판 게재
탄소 배출 없는 청정 원료인 수소를 값싸게 생산할 수 촉매 물질이 울산과학기술원(UNIST)을 중심으로 한 연구진에 의해 개발됐다.

▲ 촉매를 이용한 수전해 촉매 실험 모습. [울산과기원 제공]

UNIST(유니스트)는 신소재공학과 박혜성 교수 연구팀이 동국대 융합에너지신소재공학과 한영규 교수 등과 함께 비 귀금속 기반 이기능성(bifunctional) '수전해' 촉매를 개발했다고 8일 밝혔다.

'수전해'는 전기에너지로 물을 수소와 산소로 분리해내는 기술로, 이번에 개발된 촉매는 값비싼 귀금속 촉매보다 효율은 우수하고 내구성은 월등히 뛰어나다. 촉매는 전극에서 발생하는 화학반응의 소모 에너지를 낮추는 물질이다.

개발된 촉매는 수전해 장비의 음극과 양극 모두에 코팅해서 쓸 수 있는 이기능성 촉매다. 일반적인 수전해 장비는 음극과 양극에 다른 촉매를 쓴다.

음극과 양극에서 각각 수소와 산소가 나오는 다른 반응이 일어나기 때문이다. 반면 이 촉매는 음극과 양극에 다 쓸 수 있어 수전해 장비 제작 공정을 단순화해 비용을 절감할 수 있다.

촉매 자체의 제조 공정도 간단하다. '볼밀공정'이라고 해서, 작은 쇠구슬이 담긴 원통 용기에 원료를 넣고 돌리기만 하면 된다.

이 촉매는 1㎠ 크기 전극에 100밀리암페어(㎃)의 전류를 흘리는 실험에서도 손상 없이 2500시간 이상 안정적으로 작동했다. 일반적 수전해 촉매는 동일한 면적에 50㎃ 이상의 전류를 흘리면 촉매가 전극에서 벗겨지기 시작하는(탈착) 내구성 문제가 있었다. 개발된 촉매의 내구성이 기존 것보다 2.5배나 향상된 것으로 파악됐다.

전류량(전류밀도)은 수소 기체 생산량과 비례하기 때문에 고 전류밀도에서 내구성이 유지돼야 상업화가 가능하다. 이뿐만 아니라 고온, 고전해질(산·염기) 농도와 같은 가혹한 작동 환경에서도 뛰어난 안정성을 보여줬다.

▲ 유니스트 박혜성 교수

박혜성 교수는 "수전해 기술의 상업화를 위해서는 촉매 효율 자체도 좋아야 하지만, 촉매를 값싼 공정으로 대량 생산할 수 있어야 하고, 촉매 수명도 길어야 한다"며 "이번 연구로 이런 조건을 동시에 만족하는 촉매를 개발했다"고 설명했다.

이번 연구는 한국연구재단의 '기초연구실지원사업' '중견연구자지원사업'의 지원으로 진행됐다. 연구 성과는 세계적인 권위 학술지인 '네이처 커뮤니케이션'(Nature Communications) 7월 29일자 온라인판에 게재됐다.

KPI뉴스 / 박동욱 기자 pku24@kpinews.kr

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]