[IT비즈뉴스 최태우 기자] 청정 에너지원으로 주목받는 수소의 생산효율성을 20배 높인 새로운 촉매를 국내 연구진이 개발했다.

한국과학기술원(KAIST) 정연식 교수·한국과학기술연구원(KIST) 김진영 박사 공동 연구팀은 차세대 에너지원인 수소 생산에 필요한 고효율 나노촉매를 개발했다고 8일 밝혔다.

최근 수소 생산 유망기술로 물을 전기분해해 순도 높은 수소를 생산하는 고분자 전해질막 수전해 기술이 주목을 받고 있다.

빠르게 확대될 것으로 예상되는 수소경제 규모도 확대될 것으로 전망된다. 수소위원회에 따르면 2050년 수소는 최종 에너지 소비량의 18%를 차지할 것으로 예상된다.

수소경제의 상용화를 위해서는 저비용으로 수소를 생산할 수 있는 기술력을 확보하는 게 중요하다.

공동연구팀은 전해질막 수전해 기술의 전기분해 장치 양극에 사용되는 값비싼 이리듐(Ir) 촉매 사용량을 획기적으로 줄일 수 있는 신개념의 3차원 촉매기술을 개발했다.

연구팀은 3D프린팅과 비슷한 원리인 초미세 전사프린팅 적층기술을 적용해 3차원 이리듐 촉매구조를 성냥개비 탑 모양으로 인쇄했다.

무작위 배열의 기존 이리듐 촉매와 달리 규칙적 구조를 갖췄고, 촉매 표면에 생성된 가스 버블이 잘 빠져나와 높은 활성을 유지할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

훨씬 적은 양의 이리듐을 사용하고도 전기분해 장치의 성능을 높일 수도 있다. 이리듐 질량 당 촉매 효율은 기존 촉매보다 20배 이상 높은 것으로 나타났다.

김진영 KIST 박사는 “이번 연구결과를 활용할 경우 귀금속 촉매 비용을 절감하면서 성능도 획기적으로 증대시킬 수 있어 상업적 경쟁력 확보가 가능한 친환경 수소생산이 가능할 것으로 본다”고 전망했다.

정연식 KAIST 교수는 “연구팀이 개발한 3차원 적층 프린팅 방식의 촉매 생산기술은 복잡한 화학적 합성에 주로 의존하던 기존 기술의 패러다임을 뒤집은 것”이라며 “향후 이산화탄소 전환, 배기가스 감축 등 다양한 분야에 상업적으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 이달 1일 자 온라인으로 게재됐다.