고가 이리듐 수전해 촉매, 사용량 20분의 1로 줄인다

KIST, 탄소지지체 도입해 이리듐 촉매 사용량 줄여
소수성 탄소 지지체와 셀레늄 도입..내구성 확보

한국과학기술연구원은 탄소 지지체와 셀레늄을 적용해 이리듐 촉매를 적게 사용하면서 성능과 내구성을 높일 수 있는 촉매 기술을 개발했다. KIST 제공

김명근 KIST 선임연구원

유성종 KIST 책임연구원

수전해 설비에서 비싼 촉매를 적게 쓰면서 성능과 내구성을 높일 수 있는 기술이 개발됐다. 수전해 설비 대형화 과정에서 발생하는 비용 부담을 줄일 것으로 기대된다.

한국과학기술연구원(KIST)은 김명근·유성종 박사 연구팀이 고내구성 탄소 지지체를 도입해 이리듐 사용량을 상용 촉매 20분의 1 수준으로 줄인 '고효율 수전해 촉매'를 개발했다고 3일 밝혔다.

물을 분해해 수소와 산소를 얻는 수전해 장치에서 가장 우수한 성능과 내구성을 지닌 이리듐 촉매는 가격이 높아 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 또한 이리듐은 남아프리카공화국 등 특정 지역에서만 채굴돼 공급 불안정성이 높아 사용량을 줄이기 위한 촉매 개발이 요구돼 왔다.

연구팀은 물과 상호작용이 적은 소수성 탄소 지지체를 도입해 이리듐 촉매 사용량을 줄일 수 있는 기술을 개발했다. 기존 탄소 지지체는 수전해 반응을 위한 구동 전압에서 이산화탄소 등으로 쉽게 산화되기 때문에 안정적인 지지체 개발이 필요했다.

연구팀은 탄소 지지체에 셀레늄을 도입해 촉매의 내구성을 높였다. 셀레늄으로 이리듐 표면에 얇은 수산화물 층을 형성해 이리듐 용출을 억제해 내구성이 빠르게 저하되는 문제를 해결했다. 개발된 이리듐 촉매를 상용화된 수전해 설비에 적용한 결과, 이리듐 사용량을 20분의 1 수준으로 줄이면서 기존 상용 촉매에 비해 성능이 우수함을 확인했다.

김명근 KIST 박사는 "수소 설비 대형화를 위한 고비용 문제를 해결할 수 있게 됐다"며 "대규모 촉매 합성 기술을 접목해 그린수소 생산 단가를 낮추고, 수소 사회로 전환에 기여할 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 'ACS 에너지 레터(지난 6월)' 표지 논문으로 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr