물 분해와 같은 각종 전기화학 반응을 상업적으로 이용하려면 효율성과 더불어 장시간 작동할 수 있는 내구성을 갖춘 촉매가 필요하다. 백금은 효율이 높지만, 염기성에서 쉽게 부식(산화)돼 내구성이 떨어지는 단점이 있다.
연구진은 루테늄(Ru·원자번호 44) 기반 금속을 2차원 탄소 물질인 그래핀의 가장자리에만 선택적으로 결합하는 방법을 이용해 효율은 높으면서 전 범위의 산도에서 내구성이 강한 루테늄 기반 촉매 구조를 개발했다. 연구진은 개발한 촉매를 물 전기 분해 시스템에 적용한 결과 산도와 관계없이 1500시간 동안 작동하는 것을 확인했다.
양예진 연구원은 “금속과의 뛰어난 결합력으로 모든 수계 환경에서 안정적인 성능을 보였다”고 말했다. 김건태 교수는 “이번 연구는 물 전기분해는 물론 이산화탄소를 없애면서 전기와 수소를 생산하는 수계 금속-이산화탄소 시스템 상용화에도 큰 도움이 될 것”이라고 강조했다.
울산=하인식 기자 hais@hankyung.com