KAIST 오일권 교수팀, “기술의 상용화에 기여할 것”
이중 나노선 형상의 촉매 제작 과정을 나타낸 모식도.KAIST 제공
한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 오일권 교수팀은 귀금속 촉매를 대체할 수 있는 니켈-코발트를 기반한 물 분해 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.
전기를 이용한 물 분해는 친환경적으로 수소를 생산할 수 있는 기술이다. 그러나 이 과정에서 이리듐, 루테늄, 백금 등 값비싼 귀금속이 촉매로 사용돼 상용화에 걸림돌이 되고 있다.
연구팀은 이리듐과 루테늄를 니켈-코발트로 대체했다. 니켈-코발트 금속 화합물은 가격이 저렴하지만 이리듐과 루테늄보다 높은 전압을 필요로해 상대적으로 낮은 성능을 보인다.
연구팀은 전구체가 녹아있는 용액을 바탕으로 수열합성(고온, 고압상태에서 수용액에 금속을 녹여 물질을 합성하는 기술)을 이용해 촉매표면적을 넓혔다.
이어 추가적인 수열합성으로 촉매 외부층을 전도성이 높은 탄소층으로 둘러싸 전극과 나노선 복합체 사이의 전하 전달 능력을 극대화시킨 이중 나노선 형태의 촉매를 제작하는데 성공했다.
이 촉매는 탄소 직물로 만들어진 전극 기판과 시너지를 내 단일 니켈-코발트계 금속 촉매에 비해 30% 낮은 전압과 2.7배 높은 단위 면적당 촉매 활성도를 보였다.
오일권 교수는 “생산 과정이 간단하고 대량 생산이 가능하며 성능 또한 기존 귀금속 촉매에 뒤지지 않는다”며 “이번 연구로 물을 수소같은 화학에너지로 변환하는 기술의 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 1월호 표지논문에 게재됐다.
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