UNIST(울산과학기술원)는 박혜성·김건태·곽상규 에너지 및 화학공학부 교수 연구진이 수소 발생 촉매로 주목받는 ‘전이금속 칼코겐 화합물’을 간단한 합성법을 이용해 전기전도성이 우수한 금속상으로 바꾸는 기술을 개발했다고 13일 발표했다.칼코겐 화합물은 텅스텐·몰리브덴 같은 금속 원소와 황 같은 칼코겐 원소가 결합한 물질이다. 가격이 저렴하고 내구성이 좋아 백금을 대신할 촉매로 인기다. 하지만 상온에서는 전기전도도가 떨어지는 단점이 있다. 칼코겐 화합물은 하나의 물질 안에 반도체 성질을 갖는 부분과 금속 성질을 갖는 부분이 공존하는데, 상온에서는 주로 전기전도도가 떨어지는 반도체상으로 존재하기 때문이다.
금속상을 갖도록 합성하는 방법이 있지만, 시간이 오래 걸리고 합성된 물질이 다시 반도체상으로 돌아가는 한계가 있다.
연구진은 가느다란 관 속으로 액체가 저절로 빨려 들어가는 모세관 현상을 이용해 액체 알칼리 금속을 칼코겐 화합물에 삽입하는 방법으로 금속상 칼코겐 화합물을 1시간 만에 합성하는 데 성공했다. 기존 합성법으로는 48~72시간이 필요한 결과를 단 1시간 만에 얻었다.
이때 알칼리 금속은 칼코겐 화합물이 금속상으로 바뀌는 데 필요한 전자를 공급하는 역할을 한다. 연구진은 새 화합물을 실제 물 전기분해 시스템에 적용해 100시간 이상 작동했음에도 우수한 성능을 보이는 것을 확인했다.
박혜성 교수(사진)는 “새 화합물은 고열과 강한 빛에도 강한 안정성을 유지했다”며 “칼코겐 화합물의 특성을 잘 활용해 차세대 수소 발생 촉매 연구개발에 나서겠다”고 말했다.
울산=하인식 기자 hais@hankyung.com
