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국내 연구팀이 물에 전력을 공급해 수소를 생산하는 수전해 기술의 효율을 높일 수 있는 새로운 촉매를 개발했다. 이재영 광주과학기술원(GIST) 지구 및 환경공학부 교수와 조강우 포스텍 환경공학부 교수팀은 돌에 달라붙은 따개비처럼 구멍이 숭숭 나 표면적이 넓은 3층 구조의 코발트 촉매를 개발해 수소 생산량을 13% 늘리는 기술을 확보했다고 1월 11일 밝혔다. 

수소는 이산화탄소를 대신할 차세대 에너지원으로 주목받고 있다. 하지만 오늘날 생산되는 수소 중 97%는 화석연료를 태워 만들어진다. 물을 전기분해해 수소와 산소를 얻는 방법도 있지만, 백금이나 이리듐과 같은 귀금속 촉매를 사용해 가격이 비싸고 안정성이 떨어진다는 단점이 있었다. 이를 보완하기 위해 개발된 코발트 금속 촉매는 귀금속 촉매보다 반응 속도가 느려 수소 생산 효율이 낮았다. 

연구팀은 코발트로 이산화타이타늄(TiO2) 결정 구조를 구현하고 3층으로 쌓아올려 새로운 촉매를 개발했다. 새로운 촉매는 같은 전력으로 기존 코발트 기반 촉매를 사용했을 때보다 수소를 13% 더 많이 생산해냈다. 

연구팀은 “3층 따개비 모양의 새로운 촉매 구조를 제안하고 반응기작을 규명함으로써 고효율 산소발생반응용 촉매 구조 후보군을 넓혔다”며 “저에너지 및 친환경 수소 생산의 길을 앞당겨 수소 경제에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 기대했다. 연구결과는 1월 4일 국제학술지 ‘미국화학회(ACS) 에너지 레터스’에 발표됐다. doi: 10.1021/acsenergylett.0c02359