울산과기원·세종대, '물 분해→수소 생산' 촉매소재 개발
백금계 귀금속 대체할 새 소재…"가역연료전지 상용화 앞당길 것"
(울산=연합뉴스) 허광무 기자 = 울산과학기술원(UNIST)과 세종대학교 연구진이 물을 분해해 수소를 생산하는 '가역연료전지'의 효율을 높이는 새로운 촉매소재를 개발했다.
주상훈 울산과기원 에너지 및 화학공학부 교수와 박준영 세종대 나노신소재공학과 교수 연구팀은 삼중층 페로브스카이트(부도체·반도체·도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 갖는 금속 산화물) 구조를 갖는 가역연료전지용 산소극 촉매소재를 개발했다고 17일 밝혔다.
연료전지는 수소(연료)를 공기 중의 산소와 반응시켜 전기를 만드는 장치인데, 반응 후 물만 생성되고 이산화탄소 등 다른 물질이 나오지 않기 때문에 대표적인 청정에너지 기술로 꼽힌다.
가역연료전지는 연료전지의 전기 생산 반응을 거꾸로 돌려 물을 전기 분해해 수소를 생산하는 장치로, 대용량 에너지 저장에 응용할 수 있다.
연료전지와 가역연료전지 모두 반응을 도와줄 촉매가 필요한데 지금까지는 백금과 이리듐 등 백금계 귀금속이 주로 사용됐다. 그러나 백금계 귀금속은 가격이 비싸고 장기 안정성이 떨어진다는 단점이 있어 이를 대체할 촉매 개발이 꾸준히 시도됐다.
주 교수와 박 교수 연구팀은 삼중층 페로브스카이트 구조를 갖는 금속 산화물을 기반으로 높은 성능과 내구성을 구현하면서도 귀금속보다 가격을 획기적으로 낮춘 촉매를 개발했다.
이 물질은 단일층이나 이중층 구조보다 복잡해서 결함이 많은데, 오히려 이런 특징 때문에 화학반응을 일으킬 여지가 많아 촉매 활성도가 뛰어나다는 것이 이번 연구의 핵심이다.
개발된 촉매소재는 가역연료전지의 상용화를 앞당길 뿐 아니라 다른 에너지 장치의 성능을 높이는 데도 활용될 것으로 기대된다.
이번 연구 성과는 국제 학술지 사이언스의 자매지인 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 6월호에 게재됐다.
hkm@yna.co.kr
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