울산과학기술원(UNIST)이 수소를 값싸게 생산하는 고효율 촉매를 만들고, 성능 평가까지 성공했다.
백종범 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수팀은 루테늄(Ru)과 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 결합, 물 분해용 수소 촉매 'Ru@MWCNT'를 개발했다.
수소는 친환경 미래 자원으로 주목받지만, 대부분 천연가스 등 화석 연료를 원료로 삼아 생산과정에서 오염물질이 배출된다. 물을 전기로 분해해 얻는 방법이 있지만, 백금과 같이 값비싼 촉매가 필요하다.
이번에 개발한 Ru@MWCNT 촉매는 금속 유기체 촉매보다 우수한 전기화학적 특성을 보였다. 과전압은 기존 촉매 중 가장 낮았고, 물의 산성·염기도에도 크게 영향을 받지 않았다.
단일 벽을 가진 탄소나노튜브(CNT)가 서로 중첩된 형태에 작은 루테늄 입자가 고르게 분포된 구조다. 연구진은 제조공정도 개발했다.
연구진은 새 촉매 성능 평가를 위해 기존 과전압 측정 외에 '물 분해 시스템' 전극으로 만들어 평가하는 방법도 진행했다. 그 결과 같은 조건에서 상용화된 백금 촉매보다 15.6% 많은 수소를 생산했다. 촉매 효율을 나타내는 '패러데이 효율'도 92.2%로 백금 촉매(85.9%)보다 높았다.
백종범 교수는 “수소 촉매 연구는 주로 촉매 자체 평가에 집중돼 있어 그동안 실제 물 분해 시스템에서 평가하기 위한 연구는 미흡했다”며 "이번 연구는 실제 적용했을 때 성능까지 짐작할 수 있다"고 밝혔다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
