기존의 수소는 원유를 정유하면서 발생하는 부생가스를 주로 이용하거나 천연가스에서 개질해 사용되는 경우가 많아 사용할 수 있는 양이 매우 제한적이었고, 완전한 이산화탄소 프리라고 하기는 어려운 측면이 있었다.
결국 완전한 수소 생산은 물을 전기 분해해서 수소와 산소를 생산하는 것인데 이는 경비가 많이 든다는 단점을 지닌다. 경비가 비싼 이유 중 하나는 비싼 전기료와 아울러 수전해에 사용되는 촉매로 매우 비싼 백금이 사용되기 때문이다.
이같은 수소 생산의 단점을 극복하기 위해 이중희·김남훈 교수팀은 비교적 값이 저렴한 구리의 3차원 폼을 이용해 그 위에 3차원의 산화구리 나노와이어를 만들고, 그 위에 아주 작은 나노점 형태의 백금을 합성해 촉매 활성도를 강화하는 촉매를 개발했다.
이러한 촉매를 이용했을 때 기존에 널리 사용되고 있는 ‘백금-탄소’에 비해 수소 생산에는 3.1배, 산소 생산에서는 6.4배라는 매우 놀라운 성능을 보였다고 연구진은 밝혔다.
연구팀은 내구성 측면에서도 기존 상용화된 제품에 비해 매우 뛰어나며, 아주 저렴한 경비로 촉매 제조가 가능하게 됐다는 전망을 내놓고 있다.
이 교수는 “이번 연구 결과로 미래 수소경제사회에서 반드시 해결해야 하는 핵심 기술인 수소 생산을 보다 저렴하면서 효율적으로 할 수 있는 기반기술을 마련했다”며 “수전해를 통한 수소 생산의 핵심기술 개발은 앞으로 우리나라의 수소경제사회를 성큼 다가오게 하는 데 크게 기여할 것이다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부의 중견연구자지원사업과 교육부의 BK-21 플러스사업 지원을 받아 수행됐으며, 에너지 분야 세계 최고 학술지인 ‘나노 에너지 (Nano Energy)’의 최신호에 게재됐다.
김혜지 기자
