100배 싼 촉매 개발… “수소상용화 앞당겼다” > 과 학

국내 연구진이 미래 에너지 전달 물질로 꼽히는 수소를 값싸고 효율적으로 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 수소를 생산할 때 고가의 백금을 사용할 필요가 사라져 상용화를 한층 앞당길 수 있을 것으로 보인다.

한국과학기술연구원(KIST) 유성종 연구원팀은 서울대 화학생물공학부 성영은 교수, KAIST 생명화학공학과 이현주 교수팀과 공동으로 수소 생산과정에서 쓰이던 기존의 백금촉매를 대신해 값이 싼 황화니켈을 사용해 수소를 생산하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.

황화니켈은 촉매 효과가 백금과 동일하지만 가격은 100분의 1 이하로 낮아 수소 생산 단가를 큰 폭으로 낮출 수 있다.

수소를 생산하려면 천연가스 등에서 수소만 뽑아내거나 물을 전기분해 해야 한다. 전기분해 방법은 공해가 적고 고순도 수소 생산이 가능하지만 생산량이 낮고 많은 전기가 필요해 상용화에 어려움이 있었다. 분해효과를 높이기 위해 촉매를 사용하는데, 기존에는 값이 비싼 백금을 주로 이용했다.
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연구팀은 니켈기반 화합물이 백금과 유사한 촉매효과가 있다는 점에 주목하고 여러 가지 니켈 화합물의 화학적 효과를 정밀하게 예측했다. 그 결과 황화니켈을 나노미터(nm·1nm는 10억 분의 1m) 수준으로 작게 만들면 수소 발생을 위한 촉매 성능이 가장 우수해 진다는 사실을 이론적으로 밝혀냈다.

연구팀은 이 결과를 바탕으로 나노 구조로 이뤄진 단결정 황화니켈 화합물을 합성하는 데 성공했으며, 성능이 백금에 견주어 거의 대동소이하다는 점을 증명했다.

유성종 연구원은 “수소 같은 청정에너지를 이용하면 무엇보다 기술의 상용화가 중요하다”며 “이번 연구성과는 수소에너지 상용화를 한 발 앞당기는 효과를 가져올 것”이라고 말했다.

연구결과는 재료과학 분야의 국제 저명 학술지인 ‘나노스케일(Nanoscale)’ 28일자 표지논문으로 게재됐다.

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