버려지는 유휴전력으로 '고효율 수소 생산' 길 열렸다

재료硏, 고신뢰성 전착 공정 기술 개발

전착 공정을 통한 다원계 비귀금속 산소발생 촉매 합성 공정

[아시아경제 김철현 기자] 국내 연구진이 버려지는 유휴전력으로 친환경 수소를 저렴하게 생산하는 수전해 기술을 개발했다. 막대한 에너지 관리 비용을 줄이는 기술이 될 것으로 기대를 모으고 있다. 재료연구소(KIMS, 소장 이정환)는 표면기술연구본부 최승목 박사 연구팀이 고효율 비귀금속 촉매를 저가로 합성하는 고신뢰성 전착 공정 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

유휴전력으로 물을 전기분해해 생산되는 수소는 사용 후 다시 물로 되돌아가기 때문에 완전한 청정 에너지원이다. 이를 생산하기 위한 수전해 시스템 중 하나인 음이온 교환막 수전해는 저가의 비귀금속 촉매를 사용하는 장점이 있지만 사용되는 촉매의 활성과 내구성이 낮은 단점이 존재한다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 저가인 데다가 고성능·고내구성을 갖춘 비귀금속 2차원 나노구조 촉매를 개발했다. 재현성 높은 전착 공정 기술을 통해 촉매를 기판위에 바로 증착, 촉매 합성공정을 단순화 했다. 이를 통해 촉매층과 전극 기판의 접착성을 높여 전도성을 향상시켰고 기존 공정에 사용되는 접착제를 사용하지 않음으로써 높은 활성과 내구성을 확보했다. 뿐만 아니라 수소 발생의 주요 저항 중 하나인 물질 전달 저항을 감소시켜 수소 및 산소 발생 효율과 내구성을 비약적으로 높였다.

수소 관련 세계 시장은 지난해 기준 약 1460억 달러 규모로 연평균 8%씩 증가해 2023년에는 약 2000억 달러 규모로 성장할 것으로 예상된다. 연구진은 이번 기술 개발이 재생에너지 발전 비중 증가에 기여하고 동시에 버려지는 유휴전력을 활용해 수소를 생산해 활용할 수 있는 수소에너저저장시스템의 실용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대하고 있다. 최승목 박사는 "높은 수소 발생 효율을 보이는 저가의 비귀금속 촉매 전극을 원스텝으로 제작하는 것이 가능해졌다"면서 "이를 통해 저가로 수소를 생산할 수 있는 수전해 시스템의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 전망된다"고 말했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr