버려지는 전력으로 고효율 수소 생산

국내 연구진이 재생에너지 발전 시설에서 버려지는 유휴 전력으로 고품질의 수소를 간편하고 저렴하게 생산할 수 있는 기술을 개발했다.
최승목 재료연구소 표면기술연구본부 에너지융합소재연구센터 책임연구원 연구진은 청정 수소를 생산할 수 있는 수전해 시스템의 효율과 내구성을 높일 고효율 비귀금속 촉매를 저가로 합성하는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '미국화학회(ACS) 어플라이드 머티리얼스 앤 인터페이시스'와 'ACS 서스테이너블 케미스트리 앤 엔지니어링'에 각각 표지논문으로 게재됐다.
최근 기후변화 대응을 위한 차세대 에너지원으로 수소에너지가 주목받고 있지만 현재 수소의 대부분은 화석연료를 기반으로 생산되고 있어 진정한 의미의 청정 에너지원과는 거리가 먼 실정이다. 반면 버려지는 유휴 전력으로 물을 전기분해해 생산하는 수소는 전 주기가 친환경적이다. 그러나 이를 위한 수전해 시스템은 수소 생산 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
이런 문제를 해결하기 위해 연구진은 저가의 고성능, 고내구성을 갖춘 비귀금속인 코발트구리(CuCo) 산화물로 2차원 나노구조 촉매를 개발했다. 특히 한 단계만 거치면 촉매가 기판 위에 바로 증착되도록 공정을 단순화하는 데 성공했다. 촉매층과 전극 기판의 접착성을 높여 전도성을 향상시키고 기존 공정에 사용되는 접착제를 사용하지 않아 높은 활성과 내구성을 확보했다. CuCo 산화물 촉매의 활성은 기존 이리듐 산화물 촉매보다 1.5배 우수한 것으로 나타났다.
재료연은 관련 기술에 대한 원천특허를 출원하고 시스템 실증을 위한 후속 연구와 상용화를 위한 기술이전을 추진 중이다. 최 연구원은 "본 기술을 통해 높은 수소 발생 효율을 보이는 저가의 비귀금속 촉매 전극을 원스텝으로 재현성 있게 대면적으로 제작하는 것이 가능해졌다"며 "이를 통해 저가로 수소를 생산할 수 있는 수전해 시스템의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.
[송경은 기자]