물→수소 변환에 필요한 귀금속 촉매 '이리듐'
구조 개선해 요구량 20분의 1로… 경제성 제고
카이스트(KAIST)는 정연식 교수와 김진영 한국과학기술연구원(KIST) 박사 공동 연구팀이 수소연료 생산에 필요한 촉매의 효율(활성)을 기존보다 20배 이상 높이는 3차원 나노촉매를 개발했다고 8일 밝혔다.
수소경제 구현을 위한 에너지원인 수소는 물을 전기분해해서 얻을 수 있다. 경제성을 위해 물이 수소와 산소로 분리되는 화학반응이 더 활발히 일어나도록 하는 촉매가 필요하다. 현재 촉매로 쓰이는 이리듐은 금(金) 수준의 귀금속이기 때문에 상용화를 위해서는 더 저렴하면서도 효율 좋은 촉매가 필요하다.
연구팀은 이리듐을 그대로 사용했지만 나노미터(nm·10억분의 1미터) 길이의 성냥개비 모양의 이리듐을 ‘성냥개비 탑’처럼 쌓아올린 새로운 촉매를 개발했다. 불규칙한 배열을 갖는 기존 이리듐 촉매의 표면에 ‘가스 버블’이 생겨 효율이 떨어지는 문제를 개선한 구조다.
연구팀의 실험결과 새로운 촉매는 기존 대비 20배 높은 ‘질량 활성도’를 보였다. 20분의 1 만큼의 양으로도 같은 촉매 효과를 낼 수 있게 됐다는 의미다.
정 교수는 "향후 이산화탄소를 다른 유용한 물질로 바꾸거나 배기가스를 줄이는 등 다양한 분야에도 활용할 수 있을 것"이라고 기대했다.