국내 연구팀이 저렴한 친환경 물 분해 촉매 기술을 개발했다. KAIST 기계공학과 오일권 교수 연구팀은 값비싼 백금 등의 귀금속 촉매를 대체할 수 있는 니켈-코발트 기반의 친환경 물 분해 기술을 개발하는 데 성공했다.

물 분해 기술은 수소를 친환경적으로 생산할 수 있다. 많이 사용되는 수소에너지 발전 방식은 물을 전기 분해해 수소를 생산하는 방법이다. 이 방식은 공해 없이 순수한 수소를 생산할 수 있지만 비용이 많이 든다는 단점이 있다. 특히 산소가 발생하는 플러스(+) 전극에는 이리듐 및 루테늄 산화물 기반의 귀금속 촉매가 필요하고 수소가 발생하는 마이너스(-) 전극에는 백금이 필요하다.

연구팀은 플러스 전극에 사용되는 이리듐 및 루테늄 산화물 기반의 촉매를 대체할 수 있는 니켈-코발트 금속 기반의 화합물 촉매를 제작했다. 이어 높은 전압을 필요로 하는 니켈-코발트 금속 기반의 화합물 촉매에 고온·고안 상태에서 물 혹은 수용액에 금속 등을 녹여 물질을 합성하는 수열합성 기술을 이용했다.

이를 통해 니켈-코발트 촉매의 낮은 성능 문제를 해결하고 촉매의 표면적을 넓히는 데 성공했다. 또 추가적인 수열합성을 통해 촉매 외부층을 전도성이 높은 탄소층으로 둘러싸면서 전극과 나노선 복합체 사이의 전하 전달 능력을 극대화시킨 이중 나노선 형태의 촉매를 제작했다. 이로써 단일 니켈-코발트계 금속 촉매에 비해 30% 낮은 전압과 2.7배 높은 단위 면적당 촉매 활성도를 보였다.

오 교수는 “이번 연구를 통해 물을 수소 같은 화학에너지로 변환하는 기술의 상용화에 기여할 것이다”라고 말했다. 이번 연구 성과는 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials) 1월호 표지에 게재됐다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com