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[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 바닷물을 원료로 그린 수소와 산소를 발생시키는 고효율 수전해 촉매를 개발했다.

광주과학기술원(GIST)은 화학과 서준혁 교수 연구팀이 포항공대 한정우 교수팀과 함께 ‘쇼트키 접합’ 을 이용해 전자 이동을 향상시키는 기술을 개발, 수전해 촉매 반응 효율을 혁신적으로 개선하는 데 성공했다.

연구팀은 기존 수전해 시스템이 염분이 없는 물(담수)을 사용하는 것과 달리 지구상에서 가장 풍부한 바닷물을 활용해 탄소 배출 없는 그린 수소의 생산 가능성을 확인했다.

연구팀의 기술 개발 전략은 물 산화 반응에 높은 효율을 보이는 물질로 알려진‘니켈-산화철수산화물’의 재구성 반응을 통해 ‘니켈-산화철수산화물’과 ‘니켈-텅스텐질화물’ 물질 사이에 쇼트키 접합을 형성하는 것이다.

연구팀은 쇼트키 접합을 통한 효과적 전자 전달 과정이 수전해 반응 효율에 미치는 영향을 실험적으로 증명했다. 획기적으로 향상된 효율성과 촉매 내구성, 더불어 진행한 해수 분해 안정성 실험 결과,개발된 ‘이종접합 촉매’는 고가의 산화루테늄 촉매보다 더 좋은 효율의 산소발생 반응성을 보였다.

또한 ‘니켈-산화철수산화물’은 백금 촉매를 능가하는 수소발생 반응성을 보였다. 연구팀은 10일 동안 진행한 실제 바닷물 분해 반응에서 0.2 V의 과전압만으로 0.1 A의 높은 효율에 도달하는 실험 결과를 얻었고 고효율, 고안정성 촉매의 상용화 가능성을 확인했다.

서준혁 GIST 교수.[GIST 제공]

서준혁 교수는 “이번 연구 성과는 수전해 촉매기술개발 연구 분야에서 전극촉매의 이종접합 계면에 쇼트키 접합을 형성하는 새로운 기술을 도입해 촉매반응 효율을 혁신적으로 향상시켰다는 데 의의가 있다”면서 “향후 수전해 촉매를 활용해 그린 수소를 생산하거나 산소를 공급하는 설비 제작으로의 상용화 가능성을 기대해 볼 수 있다”고 말했다.

이번 연구결과는 환경 분야 국제학술지 ‘어플라이드 카탈리시스 B: 엔바이로멘털’ 8월 30일 온라인 게재됐다.