“생산효율 높이고, 저렴하게 수소 생산”…고가 촉매 대체할 ‘새 촉매 소재’ 나와

생기원, '고성능 수전해 촉매' 개발
생산효율 10% 향상, 가격은 40% 낮춰
수소를 생산하는 수전해에 백금 같은 고가의 촉매를 사용하지 않고, 생산 효율을 높일 수 있는 새로운 촉매 기술이 나왔다.

한국생산기술연구원은 김강민 박사 연구팀과 한혁수 건국대 교수 연구팀이 함께 기존 백금 소재보다 60% 가량 저렴하면서 수소 생산 효율을 10% 가량 높일 수 있는 '수전해 촉매 소재'를 개발했다고 15일 밝혔다.

수소는 세계적으로 풍부하고 보편적인 친환경 에너지 자원으로, 물이나 유기화합물 형태로만 존재해 별도의 분리 기술이 있어야 한다.

현재 대부분의 수소는 석탄이나 석유, 천연가스 등과 같은 화석연료로부터 분리해 내는 방식으로 생산되고 있다. 이 방식은 제조단가가 저렴한 반면생산 과정에서 온실가스를 배출해 환경오염을 유발하는 단점이 있다.

이에 반해 수전해 기술은 물을 전기분해해 수소를 생산하기 때문에 제조공정이 친환경적이다. 다만, 백금과 같은 비싼 귀금속 기반 촉매를 사용해야 해 제조 단가가 비싸다.

연구팀은 촉매 표면에 화학적 표면 식각공정을 적용해 전기전도성이 우수한 니켈보라이드와 반응물 흡착에 유리한 니켈하이드록사이드를 동시에 형성할 수 있는 기술을 개발했다. 이를 기반으로 전하 전달과 표면 흡착을 한번에 최적화할 수 있는 새로운 촉매 소재 설계를 제시했다.

새 촉매 소재는 기존 귀금속 촉매보다 내구성과 수소 생산효율을 10% 가량 높일 수 있으며, 촉매 가격은 40% 수준으로 낮출 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.

김강민 생기원 박사는 "수소촉매뿐 아니라, 배터리, 연료전지, 슈퍼캐패시터 등 에너지 전환과 저장 소자에 적용할 수 있는 촉매 기술로 활용할 수 있다"고 말했다.

이 연구결과는 소재 분야 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(지난달)' 표지 논문에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr