물 분해 촉매 `가성비 최강` 국내개발…수소에너지분야 희소식

국내 연구진이 물을 분해해 수소를 얻을 수 있는 촉매를 개발했다. 이 촉매는 현재까지 개발된 촉매와 비교했을 때 가장 저렴하면서도 효과가 뛰어나다.
백종범 울산과기원(UNIST) 에너지및화학공학부 교수 연구진은 '루테늄'이라는 물질을 이용해 저렴하면서도 성능이 뛰어난 새로운 촉매를 개발했다고 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지' 13일자(현지시간)에 게재됐다.
물을 원료로 수소를 얻는 기술이 상업적 경쟁력을 가지려면 좋은 촉매가 필요하다. 이때 물 분해 촉매는 수소변환효율이 높고, 내구성이 우수하며, 낮은 전압에서 작동하고, 가격 면에서 경쟁력을 갖춰야한다. 특히 전기화학적으로 구동되는 물 분해 촉매는 산도(ph)에 영향 받지 않고 낮은 전압에서 수소를 발생시키는 게 필수다. 연구진은 루테늄과 2차원 유기체인 'C2N을 합성한 '루앳씨투앤(RU@C2N)이라는 새로운 촉매를 개발했다. 백 교수는 "루테늄 기반의 이 물질은 현재 상용화된 최고의 촉매인 백금과 비슷한 성능을 내면서 가격은 4% 수준으로 저렴하다"며 "물의 산도(pH)에도 영향 받지 않아 촉매로 쓰기에 적절하다"고 설명했다. 연구진에 따르면 새로운 촉매의 합성 공정은 단순하다. C2N과 루테늄을 교반시키고 열처리 하기만 하면 된다.
현재 수소발생반응에 사용되는 백금 촉매는 고가의 귀금속이라 가격 대비 수소 양산에 어려움이 있다. 또 염기성 환경에서는 안정성이 떨어진다. 이런 문제를 해결하기 등장한 값싼 비귀금속 촉매들은 산성에서 부식되거나, 높은 전압에서 작동해 비용과 생산성 부분에서 한계가 있었다. 백 교수는 "이번 연구는 재료과학 기술 분야에 새로운 방향을 제시할 뿐 아니라 기초부터 응용까지 광범위한 가능성을 제시한다"며 "새로운 촉매는 잠재적 가치 덕분에 많은 분야에서 곧바로 주목받을 것"으로 기대했다.
[원호섭 기자]