UNIST "하이드로젤 박막 기술로 기체 생산 효율 대폭 높여"

류정기·이동욱 교수팀 연구…"그린수소 상용화에 도움될 것"

연구진 모습 왼쪽부터 제1저자 강윤석 연구원, 류정기 교수. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(울산=연합뉴스) 김용태 기자 = 기체 원료 생산 효율을 대폭 높인 기술을 국내 연구진이 개발했다.

울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 류정기, 이동욱 교수팀이 기체 생산 전극에 범용적으로 사용할 수 있는 대면적 하이드로젤 박막 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

연구팀에 따르면 하이드로젤로 엷은 막을 만드는 이 기술은 전극에 전기를 가해 생산하는 기체 원료의 생산 효율을 획기적으로 높일 수 있다.

또 물을 분해해 그린수소와 산소를 생산하는 수전해 기술에도 적용할 수 있다.

수전해 반응 등 전기화학 반응을 위해 전기에너지를 흘리게 되면 수소, 산소, 질소 등 기체가 생성된다.

기체는 생성되는 동시에 전극 겉면에 공기 방울 형태로 붙게 된다.

이렇게 생성된 기체 중 수소는 전해질이 스며들거나 작용하는 것을 방해해 에너지 소모를 증가시키는 요인으로 꼽힌다.

연구팀은 전극 표면에서 기체 방울을 빠르게 떼어내고, 전해질을 효율적으로 공급하기 위한 방법을 찾았다.

기체 교환이 일어나는 '기공'이 열려 있는 친수성 하이드로젤을 전극 겉면에 코팅하고, 전극에서 생성된 기체 방울을 만들어진 즉시 떼어주게 되면 전해질이 기체에 방해받지 않고 전극에 빠르게 스며드는 것이다.

연구 그림 기존 전극과 하이드로젤 코팅 전극의 장단점 비교. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

연구팀이 개발한 시스템을 기존 니켈, 백금 촉매에 적용하니 최대 2.3배 높은 기체 생산 효율을 보였다.

또 기체가 표면에 쌓이지 않고 크기가 작은 상태에서 떨어지면 촉매 표면에 가해지는 힘이 적어지는데, 이는 촉매가 뭉치거나 벗겨지는 정도를 줄여 전해 시스템을 장시간 안정적으로 구동시킨다.

류정기 교수는 "습윤밴드, 화장품, 기저귀 등 일상생활에 널리 쓰이는 하이드로젤을 전극에 적용해 전기화학적 기체 생성 반응 효율을 대폭 향상한 창의적인 원천기술"이라며 "특히 수전해 반응에도 적용할 수 있어 그린수소 상용화에 도움이 될 것"이라고 말했다.

연구는 전기화학 분야 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'(Advanced Functional Materials)에 9월 29일 공개됐다.

연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자 지원사업, 기후변화대응기술개발사업, 지역혁신선도연구센터사업의 지원을 받았다.

yongtae@yna.co.kr

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