'인공광합성' 황금비율 촉매제 개발

수돗물 기반 전기화학적 CO2 환원 전해 시스템 및 내구성 평가 결과

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 인공광합성을 일으키는 촉매제인 이리듐을 적게 사용하면서도 높은 효율로 산소와 수소를 발생시킬 수 있는 기술을 개발했다. 저렴한 비용으로 화학원료를 생산할 수 있는 길이 열릴 것으로 예상된다. 한국과학기술연구원은 18일 청정에너지연구센터의 오형석, 이웅희 박사 연구팀의 연구 결과에 대해 이같이 밝혔다.

연구팀은 인공광합성 소재로 각광받고 있는 이리듐 촉매를 20% 적게 사용하면서도 31%가량 높은 효율로 산소와 수소를 발생시킬 수 있는 코어-쉘 구조 촉매를 개발했다.

인공광합성은 식물의 엽록소를 촉매제로 물, 햇빛, 이산화탄소를 수소와 산소로 변환시키는 과정을 인공적으로 만드는 기술을 말한다. 온실가스의 주범인 이산화탄소를 흡수해 청정에너지와 고부가가치 화학원료를 생산할 수 있다는 점에서 각광을 받고 있는 기술이다.

다만 인공광합성은 매장량이 적고 가격이 비싼 이리듐을 촉매로 활용한다. 연구진은 이리듐의 사용량을 줄이면서 인공광합성의 효율을 높일 수 있는 구조를 연구했다. 연구진은 실시간 엑스선 흡수 분석법을 통해 코어-쉘 구조 촉매가 가장 적합한 구조라고 판단했다.

코어-쉘 구조는 이리듐-코발트 합금 나노 입자를 제조하여 코어로 활용하고, 이리듐 산화물 껍질을 갖는 형태다.

오형석 박사는 "이리듐-코발트 합금 코어와 이리듐 산화물 쉘을 갖는 코어-쉘 나노 촉매를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 문제인 산소 발생 반응의 성능과 내구성을 크게 개선할 수 있었다"라고 밝혔다. 이어 "이번 연구를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 실용화에 크게 기여할 수 있음은 물론 수소를 생산하는 수전해 시스템 및 다양한 전해 시스템에 적용될 수 있을 것으로 기대한다"라고 밝혔다.

전기화학적 이산화탄소 전환 디바이스 구조

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr