김건태 교수팀, ‘이온 위치 교환법’으로 성능 저하 문제 해결
국내 연구진이 이산화탄소와 메테인(메탄) 등의 온실가스로 수소를 만드는 고효율 촉매를 개발했다. 기존 촉매 대비 2배 이상의 효율을 보였다.
김건태 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수 연구팀은 ‘이온 위치 교환법’을 적용해 이같은 촉매를 만들었다고 8일 밝혔다.
기존 촉매에 쓰이는 니켈(Ni) 금속은 오래 사용할 경우 표면에 탄소가 쌓여 성능이 떨어진다. 연구팀은 촉매 내부의 니켈이 표면으로 스스로 올라오게 하는 방법을 고안했다. 니켈 촉매 표면에 철을 얇게 코팅하면 두 금속은 서로 자리를 바꿔 니켈은 표면으로, 철은 내부로 이동하려고 하는 현상이 일어난다. 내부에서 표면으로 새로 올라오는 니켈 때문에 표면에 탄소가 쌓이는 현상을 방지할 수 있다.
성능 실험결과 이 촉매를 사용했을 때 섭씨 영상 700도에서 메탄의 70%가 수소나 일산화탄소로 변환됐다. 연구팀은 "기존보다 2배 이상 뛰어난 것"이라고 설명했다. 안정성 측면에서도 400시간 이상 성능 유지를 할 수 있는 것으로 나타났다.
김 교수는 "고체 산화물 연료전지, 저온 전기화학 반응 등 대부분의 에너지 변환 기술 분야에서 다양하게 활용 될 수 있을 것"이라고 기대했다.
연구성과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 지난달 26일 게재됐다.