[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 수소전기자동차와 연료전지 등에 쓰일 수소를 효율적으로 생산할 ‘물 분해 촉매’가 개발됐다. 기존 촉매만큼 안정성을 보이면서 전기는 훨씬 적게 들어 주목받는다.

UNIST(울산과학기술원) 에너지 및 화학공학부 백종범 교수팀은 새로운 물 분해 촉매 ‘이리듐엣콘(Ir@CON)’을 개발해 우수한 성능을 검증했다고 26일 밝혔다.

이번에 개발된 물질은 ‘이리듐(Ir)’을 3차원 유기 구조체인 ‘쓰리디-콘(3D-CON)’ 기공 내부에 가둬 고정시킨 형태다. 논문으로 보고된 물 분해 촉매 중 가장 높은 효율을 보였다.

수소는 산소와 반응해 전기를 만들고 물만 배출하는 청정 연료다. 하지만 현재 대부분의 수소는 천연가스나 화석연료를 통해 얻어 환경오염을 피하기 어렵다. 수소 운송비용도 높아 기술적 장애물이 많다.

이에 백 교수팀은 물 형태로 운반하고 수소가 필요한 장소에서 전기로 분해해 수소를 생산하는 '물의 전기분해'가 기존 수소 생산과 수송의 단점을 해결할 것으로 분석, 연구를 진행했다.

이때 핵심은 ‘좋은 촉매’다. 조건은 물을 수소로 바꾸는 효율이나 내구성, 가격 경쟁력 등에 있다. 특히 물의 산도(pH)에 영향 받지 않고 ‘낮은 전압’에서 수소를 발생시키는 게 필수다.

이리듐(Ir)이 쓰리디-콘(3D-CON)의 기공에 자리잡은 모양(오른쪽 가운데)과 이 촉매가 수소 발생을 촉진하는 모습을 나타냈다. 2018.12.26. [자료=UNIST]

이번에 쓰인 물질 이리듐(Ir)은 이론적으로만 따지면 백금(Pt)보다 우수한 촉매다. 하지만 원소끼리 뭉치는 응집 현상(Aggregation)이 나타나 제대로 성능을 발휘하지 못했다.

이번 연구에서 이리듐 입자의 응집을 막는 방법을 찾고 성능도 검증했다.

백 교수는 “이론적으로 예측했지만 누구도 구현하지 못했던 실험을 최초로 진행한 사례”라며 “이리듐엣콘(Ir@CON)은 현존 물 분해 촉매 중 가장 낮은 에너지 손실률과 가장 높은 전류량 대비 성능을 보인다”고 밝혔다.

이번 연구는 재료 분야 저명한 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)' 27일자 뒷표지 논문(논문명 “Encapsulating Iridium Nanoparticles Inside a 3D Cage-Like Organic Network as an Efficient and Durable Catalyst for the Hydrogen Evolution Reaction”)으로 선정돼 출판됐다.

kimys@newspim.com