[월간수소경제 성재경 기자] 한국재료연구원(원장 이정환, 이하 재료연) 에너지전자재료연구실 최승목 박사 연구팀이 비귀금속 촉매를 사용해 대면적 전극과 실증화 수전해 스택기술에 이르는 전주기 통합기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

수소는 화석연료를 대체하는 대표 청정에너지원으로 온실가스를 배출하지 않는 수전해 기술개발이 세계적으로 활발히 진행 중이다. 그린수소 생산에 적합한 수전해 기술 중 음이온교환막(AEM) 수전해는 비귀금속 촉매를 써서 고순도 수소를 저비용으로 생산할 수 있다.

연구팀은 기존 값이 싼 니켈과 코발트 촉매 나노입자에 산화도를 부분적으로 변화시켜 수소 발생 시 활성도와 내구성을 함께 확보하는 방법을 제안해 확인함으로써 AEM 수전해의 촉매, 전극, 스택의 전주기 통합기술 실증에 성공했다. 

수소 발생 활성을 감소시키는 수산화이온(OH-)의 흡착 반응을 산화물에 집중시켜 활성금속촉매의 성능을 향상시키는 동시에 금속이온입자의 용출을 억제한 것이 특징이다. 특히 산화도 부분 제어 기술을 상용 수준의 대면적 스택에 적용, 실용화 가능성을 국내 최초로 확인했다는 점에 의의가 있다.

양주찬 선임연구원은 “음이온교환막 수전해 상용화 시점을 앞당길 것으로 기대된다”며 “이를 기반으로 2021년 농촌진흥청 농업과학기술 연구개발사업(수전해 수소생산 기술연구)에 선정됐다”고 말했다.

재료연 이정환 원장은 “연구원은 최근 수소에너지 전주기 소재기술 등 연구사업 기획・발굴・수행 조직을 위해 ‘탄소중립소재기술연구기획단’을 신설했다”며 “이번 결과는 정부의 수소 생태계 조기 정착에 많은 부분 기여할 수 있어 의미가 크다”고 전했다.

본 연구 결과는 최근 환경분야 국제학술지인 엘스비어(ELSEVIER)의 ‘어플라이드 카탈리시스 B: 인바이런멘탈(Applied Catalysis B: Environmental)’에 게재됐다.