UNIST(총장 정무영)가 저비용 고효율로 수소를 얻을 수 있는 '그래핀 촉매'를 개발했다. 수소 생산과 수소 기반 친환경에너지 산업에 크게 기여할 것으로 전망된다.
백종범 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수팀은 물을 전기분해해서 수소를 생산할 때 사용하는 고효율 그래핀 촉매 '루테늄앳그래핀(Ru@GnP)'을 개발했다고 12일 밝혔다.
루테늄앳그래핀은 가격이 기존 촉매 소재인 백금(Pt) 대비 4%에 불과한 루테늄(Ru)을 그래핀에 담은 새로운 물질이다. 촉매용으로 백금보다 저렴하지만 성능은 더 높다. 반영구 사용을 할 수 있는 내구성도 갖췄다.
수소는 석유, 석탄, 천연가스 등 화석연료에서 분리해 얻는다. 이 방법은 제조 단가는 낮지만 수송비가 많이 들고, 환경오염도 유발한다. 물(H₂O)을 전기분해해서 수소를 얻는 수소발생반응(HER)은 환경 친화형이지만 높은 전압을 가해야 하는 과전압 문제로 열손실을 유발하고, 촉매 부식을 일으키는 등 부작용이 있다.
백금은 HER 문제를 해소할 수 있는 최적 소재지만 비싸고, 물에서 전기화학 안정성이 낮아서 조금씩 닳는 용해 현상이 일어난다.
친환경 고효율로 수소를 생산하려면 결국 물을 전기 분해할 때 과전압은 낮추고 반응 속도는 높일 수 있는 새로운 촉매가 필요했다.
백 교수팀은 그래핀에 루테늄을 결합한 루테늄앳그래핀을 개발해 이 문제를 해결했다. 백금 대비 저가인 루테늄을 이용해 가격경쟁력을 높였고, 그래핀 복합재로 과전압과 반응 속도 문제를 해소했다.
백종범 교수는 “루테늄앳그래핀은 고효율, 우수한 내구성, 가격을 모두 만족시키는 등 상업 경쟁력을 갖춘 물 분해 촉매”라면서 “저렴한 비용으로 대량 생산할 수 있고, 물의 산·염기 농도와 관계없이 우수한 성능을 나타내 다양한 환경에서 사용할 수 있다”고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
