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KAIST-KIST, 수소생산 효율 20배 높인 3차원 촉매소재 개발

중앙일보 2020.10.08 19:00
KAIST-KIST 공동연구팀이 물을 전기분해해 수소를 생산할 때 쓰는 고효율 촉매 소재를 개발했다.
성냥개비 탑 형태의 수소 생산 촉매. 이를 활용하면 수소 생산 효율을 20배 높일 수 있다. [KAIST 제공]

성냥개비 탑 형태의 수소 생산 촉매. 이를 활용하면 수소 생산 효율을 20배 높일 수 있다. [KAIST 제공]

 
8일 정연식 KAIST 신소재공학과 교수와 김진영 KIST 박사 공동연구팀은 수소 생산에 사용되는 3차원 나노촉매 소재 기술을 개발했다고 밝혔다. 기존 촉매 대비 수소 생산 효율을 20배 높였다. 
 
수소는 화석연료를 대체할 수 있는 차세대 에너지원 중 하나다. 수소를 에너지원으로 사용하려면 순도 높은 수소를 저렴하게 생산할 수 있는 기술 개발이 관건이다. 현재는 태양광발전 또는 다른 잉여 전기에너지를 이용해 물을 전기분해함으로써 수소를 생산하는 '고분자 전해질막 수전해' 기술이 유망하다.  
 
공동연구팀은 전기분해 장치의 양극에 사용되는 고가의 이리듐 촉매 구조를 초미세 전사프린팅 적층 기술을 활용해 '성냥개비 탑' 모양으로 쌓아올렸다. 기존에는 이리듐 나노입자 촉매가 무작위로 배열됐는데, 3차원의 규칙적 구조로 바뀌면서 촉매 표면에 생선된 가스 버블이 효율적으로 빠져나오게 됐다. 또 고가의 이리듐 사용량을 줄이고도 수소 생산 효율은 20배 가량 높아졌다.

 
이번 연구결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스' 10월 1일자 온라인판에 게재됐다.  
 
정연식 교수는 "3차원 적층 프린팅 방식의 촉매 생산 기술은 향후 이산화탄소 전환, 배기가스 감축 등 다양한 분야 등에 다양하게 활용될 것으로 기대한다"고 강조했다.

 
박형수 기자 hspark97@joongang.co.kr
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