울산과학기술원 ‘이리듐엣콘’
비싼 백금 촉매 대체하는 효과 기대
수소를 주요 에너지원으로 쓰는 수소경제에 대해 전 세계적으로 관심이 높아지고 있는 가운데, 국내 연구진이 수소를 생산하는 물 전기분해 과정에서 쓰일 새로운 촉매를 개발했다. 지금까지 물 전기분해 최고의 촉매로 알려진 백금보다 저렴하면서 더 낮은 에너지 손실률을 갖고 있어 상업화로 이어질 경우 에너지ㆍ환경문제 해결에 큰 보탬이 될 전망이다.
울산과학기술원(UNIST)은 에너지 및 화학공학부 백종범 교수팀이 새로운 물 분해 촉매인 ‘이리듐엣콘(Ir@CON)’을 개발했다고 26일 밝혔다. 이 촉매는 백 교수팀이 개발한 쓰리디-콘(3D-CON) 안에 이리듐을 고정한 형태다. 3D-CON은 1기압에서 세계 최고의 수소 저장 용량을 가진 새로운 물질이다. 여기에 이리듐을 넣어 촉매 성능을 크게 끌어 올렸다.
이론적으로 볼 때 이리듐은 백금보다 우수한 촉매로 꼽힌다. 하지만 이리듐은 원소끼리 뭉치는 현상이 있어 실제 상황에선 촉매 역할을 제대로 하지 못했다. 그간 물 전기분해 촉매로 쓰이지 못했던 것도 이런 이유에서다.
그러나 3D-CON 내부에 고정된 이리듐은 응집하지 않고 촉매 성능을 발휘했다. 또 물의 산성도(pH)에 영향받지 않았고, 물을 전기분해 할 때 필요한 일정 수준 이상의 전압(과전압)도 금속 촉매 중에서 가장 낮았다. 물을 전기로 분해해 수소를 얻는 기술의 핵심인 촉매는 pH에 영향 받지 않아야 하고, 낮은 전압에서도 작동해 수소를 만들 수 있어야 한다.
백 교수는 “물은 지구상에 무궁무진하기 때문에 화석 연료가 가진 자원 고갈 문제를 해결할 수 있고, 오염물질을 배출하지 않아 환경오염에서도 자유롭다”며 “이리듐엣콘은 현존하는 물 분해 촉매 가운데 가장 낮은 에너지 손실률과 가장 높은 전류량 대비 성능을 보였다”고 설명했다. 이어 “가격경쟁력은 물론, 효율성과 내구성 등을 동시에 해결한 것”이라고 평가했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스 27일자에 실렸다.
변태섭기자 libertas@hankookilbo.com
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