KIST 민병권·황윤정 박사팀
고효율 기술로 상용화 기대
고효율 기술로 상용화 기대
국내 연구진이 일상생활에서 자주 사용되는 금속 소재인 '스테인리스 스틸'을 인공광합성 물 분해 촉매로 응용하는 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 민병권·황윤정 청정에너지연구센터 박사팀이 스테인리스 스틸 표면에서 얻은 '니켈옥시하이드록사이트(NiOOH)'를 고효율 물 분해 촉매로 개발했다고 11일 밝혔다.
인공광합성은 태양 빛을 이용해 화학전지로 물을 분해해 산소를 만들고 동시에 이산화탄소를 환원시켜 화합물을 만드는 기술이다. 인공광합성에서 가장 많은 에너지가 필요한 부분인 물 분해 반응의 효율을 높이기 위해선 고성능 촉매가 필요하지만, 아직 성능이나 비용 면에서 만족할만한 촉매가 개발되지 못했었다.
연구팀은 스테인리스 스틸에 여러 원소가 섞여 있고, 이 중에 물 분해 촉매 활성이 큰 원소가 포함돼 있다는 점에 주목했다. 스테인리스 스틸 표면에 강한 알칼리성을 지닌 수산화나트륨과 함께 강한 전류를 가해주면 철, 크롬, 니켈 등의 원소들이 녹아 나오게 된다. 이 중 니켈은 표면에 재침전되면서 NiOOH를 형성하게 되며, 이 물질 층이 고효율의 물 분해 촉매로 작용하게 된다. 이때 평평했던 스테인리스 스틸 표면이 분화구처럼 거친 모습으로 변하면서 표면적이 늘어나게 된다. 이런 고활성 촉매 층의 형성과 표면적의 증대로 이번에 개발한 물 분해 촉매의 성능은 지금까지 알려진 중성 용액 촉매 중 가장 높은 것으로 나타났다.
민병권 박사는 "이번 스테인리스 스틸 소재 기반 물 분해 촉매 기술은 저가 소재와 간단한 공정을 기반으로 대면적화나 대량 생산에 유리하다"며 "앞으로 인공광합성 기술의 상용화를 앞당기는데 큰 기여를 할 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 국제 학술지 '저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 A'(Journal of Materials Chemistry A)에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
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