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수소‧산소 동시 생산… 고성능 촉매 개발

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2018년 10월 15일 12:27 프린트하기

고려대 연구진이 개발한 새로운 코발트-황(CoS2) 기반 촉매 제조 공정. 고려대 제공.
고려대 연구진이 개발한 새로운 코발트-황(CoS2) 기반 촉매 제조 공정. 고려대 제공.

수소는 가장 깨끗한 에너지로 꼽히지만 만들기가 어렵다. 물을 전기로 분해하는 방법이 가장 쉽지만 많은 에너지가 들어가기 때문에 효율적이지 못하다는 지적이 많았다.

 

김동완 고려대 건축사회환경공학부 교수팀은 물을 전기로 분해할 때 수소를 쉽게 발생시키는 고효율 촉매를 개발했다고 15일 밝혔다. 이 촉매를 이용하면 수소 생산 단가를 크게 낮출 뿐 아니라  산소를 함께 얻을 수 있어 경제성을 한층 높일 수 있다. 

 

지금까지는 물을 전기로 분해할 때는 백금, 루테늄과 같은 귀금속을 촉매로 사용했다. 수소가 발생하는 양극, 산소가 발생하는 음극에 각각 다른 촉매를 사용했다. 연구진은 수소연료가 상용화되기 위해서는 귀금속을 사용하지 않고 양쪽 전극에서 모두 기능하는 촉매를 새롭게 개발했다. 여러 가지 물질을 실험한 결과 코발트-황(CoS2) 화합물을 이용하면 물을 전기분해시 양극과 음극에 모두 사용할 수 있다는 사실을 알아냈다. 기존 코발트-황 화합물에 포함된 일부 성분을 니켈(Ni)과 인(P)을 치환해 촉매의 활성도와 안정성을 크게 향상시켰다.

 

이렇게 만든 촉매는 수소와 산소 발생 반응 모두 높은 활성을 보였다. 50시간 이상 사용해도 특성이 변치 않는 안정성을 나타냈다. 연구진은 이번에 개발한 실제 수소생산 공정에 적용할 수 있도록 실용화 연구를 지속할 계획이다.

 

김 교수는 “저가의 원료를 사용해 수소와 산소를 모두 얻을 수 있는 새로운 촉매를 개발한 것으로 수소원료 생산 산업화에 기여할 것으로 기대된다“고 밝혔다. 이 연구 성과는 에너지 분야 국제학술지 어드밴스드 에너지 머터리얼스(Advanced Energy Materials) 10월 8일 온라인판에 게재됐다.

 

신개념 촉매 개발 연구진. 김동완 교수(왼쪽)과 송희조 연구원(오른쪽)의 모습. 고려대 제공.
신개념 촉매 개발 연구진. 김동완 교수(왼쪽)과 송희조 연구원(오른쪽)의 모습. 고려대 제공.

 

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