주메뉴바로가기.. 본문바로가기

누가 생각했을까? 친환경 수소 대량생산의 핵심 '스폰지 구조'

네이버밴드 구글플러스

2017년 11월 22일 06:30 프린트하기

 

새롭게 개발한 다공성 전극 구조(왼쪽)은, 전하가 마치 고속도로를 다니듯 터널을 통해 빠르게 이동할 수 있다. 그래서 반응성이 높아져 산소 생성 속도를 크게 개선할 수 있다. - 부산대 제공
새롭게 개발한 다공성 전극 구조(왼쪽)은, 전하가 마치 고속도로를 다니듯 터널을 통해 빠르게 이동할 수 있다. 그래서 반응성이 높아져 산소 생성 속도를 크게 개선할 수 있다. - 부산대 제공

 

친환경 미래 에너지원으로 꼽히는 수소를 대량 생산하기 위한 핵심 기술이 개발됐다. 김용태 부산대 기계공학부 교수와 네나드 마르코비치 미국 아르곤국립연구소 박사팀은 물을 전기분해해 수소를 생산할 때 소비 전력은 줄이고 생산 효율은 높이는 새로운 전극 구조를 개발했다고 21일 밝혔다.


전기분해는 물에 두 개의 전극을 꽂은 뒤 한쪽에 전기를 흘려 물 분자를 산소와 수소 원자로 쪼개는 기술이다. 분리된 수소와 산소는 기체가 돼 두 전극 중 하나에 각각 모이며, 이 가운데 수소만 따로 분리하면 수소 에너지원이 된다. 문제는 수소의 생산 속도에 비해 반대쪽 전극의 산소 생산 속도가 훨씬 느리다는 점이었다. 두 기체는 언제나 일정한 비율로 생산되기 때문에, 산소 생산 속도가 느리면 전체적인 수소 생산 효율을 크게 떨어뜨릴 수밖에 없었다.


김 교수팀은 이 문제를 개선하기 위해 특이한 아이디어를 냈다. 이리듐과 오스뮴의 합금을 준비한 뒤 여기에 전압을 가했다. 이리듐은 전기에 잘 견디지만 오스뮴은 쉽게 녹기 때문에, 오스뮴이 녹아 나오며 마치 스폰지처럼 미세한 구멍과 터널이 가득 찬 구조가 만들어졌다. 구멍과 터널의 외곽 구조물의 두께는 머리카락 굵기의 수백 분의 1 수준인 100㎚(나노미터, 10억분의 1m)였다.

 

연구팀은 이 터널 구조가 전하를 전달하는 일종의 고속도로처럼 작용해 전극의 반응성을 높이고, 따라서 산소 발생 효율을 높인다는 사실을 발견했다. 김 교수는 “전극은 ‘전하 전달 능력이 얼마나 좋은가’와 함께 ‘전기를 가해도 녹지 않고 얼마나 안정적으로 견디는가’를 둘 다 고려해야 한다”며 “이번에 만든 전극은 둘 사이에서 적절한 균형을 찾아 기존 전극에 비해 최대 7.8배 뛰어난 성능을 보였다”고 밝혔다. 김 교수는 “국내 수소 전문 기업인 엘켐텍에 기술을 이전했다”며 “수소 연료전지 등 다른 분야에도 응용이 가능할 것”이라고 밝혔다.


이 연구는 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 11월 13일자에 발표됐다.

네이버밴드 구글플러스

2017년 11월 22일 06:30 프린트하기

혼자보기 아까운 기사
친구들에게 공유해 보세요

네이버밴드 구글플러스

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

17 + 1 = 새로고침
###
과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기

관련 태그뉴스