기초지원연·UNIST·고려대 공동연구 진행···기존 촉매 대비 활성도 15배 높여

환경오염 없이 수소 생산효율을 높이는 촉매가 개발됐다.

한국기초과학지원연구원(원장 이광식) 연구팀은 고려대학교(총장 염재호), UNIST(울산과학기술원·총장 정무영) 연구팀과 공동 연구를 진행해 수소 생산 효율을 높이는 새로운 고성능 전극 촉매를 개발했다고 13일 밝혔다.

환경오염 염려가 없어 차세대 에너지로 각광받는 수소는 물의 전기분해를 통해 제조할 수 있다. 하지만 생산효율을 높이기 위해 투입하는 전극 촉매의 가격은 높고, 내구성은 약하다. 이를 극복하기 위해 오아람·백현석 기초지원연 연구팀과 이광렬 고려대학교 교수 연구팀, 주상훈 UNIST 교수 연구팀이 다양한 연구를 진행해왔다. 

고려대 연구팀은 촉매 합성, UNIST 연구팀은 전기화학실험을 통해 촉매의 특성을 파악하는 역할을 맡았다. 기초지원연 연구팀은 촉매 합성과 나노입자 구조를 분석해 촉매의 특성을 파악했다. 특히 구조 분석에 활용한 기초지원연의 '이중수차보정 투과전자현미경'은 공간 분해능(1조 분의 1미터)을 지닌 장비로 합성된 나노입자의 구조와 성분비를 정교하게 분석할 수 있게 했다.

공동 연구진이 개발한 새로운 촉매는 백금-니켈-루테늄을 사용해 합성한 물질로 기존 이리듐-백금 촉매 대비 15배에 이르는 촉매 활성도를 가진다. 또 10시간 이상의 장기 구동에서도 90% 이상의 성능을 유지해 이리듐-백금 촉매의 구동력인 40%를 훌쩍 뛰어넘는다.

백현석 기초지원연 박사는 "공간 분해능을 지속적으로 개선하는 분석력을 확보해 향후 단일 원자의 나노 입자내 위치를 확인할 것"이라며 "앞으로도 복잡한 구조의 나노입자의 형성 메커니즘을 규명하는 일에 매진할 계획"이라고 설명했다.

이번 연구성과는 나노·화학·재료 과학기술 분야 저널인 '어드밴스드 머터리얼즈' (Advanced Materials) 온라인판에 게재됐다.

사진은 친환경 고성능 나노물질 전극촉매. <사진=UNIST 제공>
사진은 친환경 고성능 나노물질 전극촉매. <사진=UNIST 제공>
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