수소가 재생에너지를 효율적으로 저장할 수 있는 미래 에너지원으로 주목받고 있는 가운데 카이스트(KAIST) 신소재공학과 조은애(에너지 변환 및 저장재료 연구실) 교수 연구팀이 수소 생산과정에서 촉매로 사용되는 귀금속 사용량을 50% 저감한 수전해 전극을 개발하는데 성공했다.
수전해는 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 장치로, 수소 생산과정에서 이산화탄소를 배출하지 않는 친환경 그린 수소 생산 기술이다. 그러나 매장량이 백금의 10분의 1에 불과한 귀금속인 이리듐을 촉매로 사용하기 때문에 생산단가가 높다는 단점이 있다. 따라서 수전해는 수소 경제 구현을 위한 핵심 기술 중 하나로 꼽히고 있다.
15일 조 교수팀에 따르면 연구팀은 티타늄과 몰리브데넘 산화물 담지체를 개발해, 이리듐 나노 입자의 분산도를 높여 기존 사용되고 있는 이리듐 촉매와 대비해 성능과 내구성을 2배 이상 높이는 데 성공했다.
이리듐과 산화물 담지체 사이의 전자이동으로 인해 이리듐의 전자구조가 산소 발생 반응에 최적화돼 있어 성능과 내구성이 크게 향상됐다는 설명이다.
조 교수는 “기존에 개발된 대부분의 수전해 촉매들이 실제 시스템에서는 성능을 제대로 구현하지 못하는데 이번에 개발한 촉매를 사용해 실제 수전해 시스템을 제작한 결과, 이리듐 사용량을 50%나 줄였음에도 상용 촉매와 동일한 성능을 보였다”고 밝혔다.
김엄지 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지인 ‘어플라이드 카탈리시스 B: 인바이러멘탈’ 8월 25일자온라인판에 게재됐다.
대전=임정재 기자 jjim61@segye.com