기존 장치보다 5배 더 효율적으로 수소 만들어 내
미 에너지부가 목표한 성능을 충족한 유일한 성과
국제 학술지 '에너지와 환경과학(Energy & Environmental Science)'의 후면 표지 사진. KAIST 제공 |
[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 이진우 교수팀은 울산과학기술원(UNIST), 한국과학기술연구원(KIST)과 함께 물을 전기로 분해해 수소를 만드는 장치인 '수전해 셀'에서 아주 비싼 금속인 백금을 기존보다 10분의 1만 사용하고도 더 좋은 성능을 내는 기술을 개발했다.
1월 31일 KAIST에 따르면, 연구진이 만든 촉매는 기존 촉매보다 5배 더 효율적으로 수소를 생성했으며, 적은 양의 백금을 사용하고도 기존 촉매보다 더 오랜 시간 동안 안정적인 성능을 유지했다.
수소 생산 장치에 이 촉매를 넣어서 실험한 결과, 1.8V의 전압에서 3.38 A/㎠의 전류 밀도가 측정됐다. 전류 밀도는 단위 면적당 흐르는 전류의 양을 나타낸 것으로, 같은 전압에서 전류가 더 많이 흐르면 수소가 더 많이 만들어진다는 의미다. 특히 이 장치는 실제 공장에서 수소를 만들 때 사용하는 전류 밀도인 1A/㎠에서도 안정적으로 작동했다.
연구진은 '자가조립원조 귀금속 동적배치'라는 방법을 이용해 촉매를 만들었다. 이 방법은 1000도 이상의 아주 높은 온도에서 백금이 스스로 적절한 위치에 자리 잡아 단단히 고정되는 기술이다. 이 방법으로 기존보다 10분의 1 만큼 적은 백금을 사용해도 더 좋은 성능과 안정성을 얻을 수 있었다.
이번 연구에 참여한 KAIST 김성빈 연구교수는 "이 기술은 수전해 셀의 원가를 크게 절감시키며, 수전해 셀 뿐만아니라 다양한 귀금속 기반 촉매 공정에도 응용할 수 있어 산업적 파급력이 클 것"이라고 말했다.
한편, 이번 연구는 KAIST 김성빈 연구교수가 주도하고, UNIST 에너지화학공학과 신승재 교수, KIST 수소연료전지센터 김호영 박사가 공동으로 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 '에너지와 환경과학(Energy & Environmental Science)'에 발표했으며, 학술지에서는 연구 성과의 우수성을 인정해 후면 표지 논문으로 선정했다.
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monarch@fnnews.com 김만기 기자
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