KAIST, 귀금속 사용 절반 줄인 친환경 수소 전극 개발

귀금속 사용량을 획기적으로 줄여 수소 생산 전극 비용을 절감할 수 있는 기술이 개발됐다.
15일 한국과학기술원(KAIST)은 조은애 신소재공학과 교수 연구팀이 촉매로 사용되는 이리듐 등 귀금속 사용량을 50% 저감한 수전해 전극을 개발했다고 밝혔다. 이는 정부의 '수소 경제 활성화를 위한 로드맵'과도 부합하는 친환경 그린 수소 생산 기술로, 그린 수소 생산단가를 크게 낮출 수 있을 것으로 기대된다.
수전해는 물을 전기분해해 수소를 생산하는 기술이다. 수소를 만들 때 이산화탄소를 배출하지 않기 때문에 친환경 그린 수소 생산 기술로도 불린다. 하지만 이 기술은 매장량이 백금의 10분의 1에 불과한 귀금속인 이리듐을 촉매로 사용하기 때문에 수소 생산단가가 높다는 한계가 있다. 조 교수 연구팀은 수소 생산단가를 낮출 수 있도록 이리듐 사용량을 절반으로 줄여 이같은 문제를 해결했다.
우선 연구팀은 티타늄과 몰리브데넘 산화물 담지체를 개발해 이리듐 나노 입자의 분산도를 높였다. 이를 통해 기존 이리듐 촉매에 비해 성능과 내구성이 2배 이상 높은 촉매를 만들었다. 이리듐의 전자구조를 산소 발생 반응에 최적화해 성능과 내구성을 크게 향상시킬 수 있었다.
이번 연구를 주도한 조은애 교수는 "이리듐 사용량을 50%나 줄였음에도 불구하고 상용 촉매와 동일한 성능을 보여줬다는데 큰 의미가 있다"며 "앞으로도 그린 수소 생산 실용화를 위해 고활성·고내구성 전극 촉매개발을 위한 연구를 이어갈 계획"이라고 말했다. 한편 이번 연구 성과는 촉매 분야 국제 학술지 '어플라이드 카탈리시스 B: 인바이러멘탈(Applied Catalysis B: Environmental)' 온라인판에 지난달 25일 게재됐다.
[이종화 기자]