백금을 적게 쓰면서 수소 생산 속도를 100배 높이는 방법을 개발한 김광수(앞줄 가운데) UNIST 연구진이 기념촬영을 하고 있다. /사진제공=UNIST백금(Pt)을 아주 조금만 써서 수소를 대량으로 빨리 생산할 수 있는 촉매가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
김광수 UNIST 자연과학부 특훈교수가 이끄는 연구진은 31일 상용화된 백금 촉매의 80분의1로 수소 생성 활성도를 100배 높이는 새로운 수소 생산 촉매를 개발했다고 밝혔다.
질소(파랑)-탄소나노튜브(노랑) 위에 백금(보라색)이 올려져 있는 구조. 하늘색은 수소 원자다. /사진제공=UNIST연구진은 질소(N)가 도입된 탄소나노튜브(CNT)에 극미량의 백금을 도포한 촉매를 개발했다. 대나무 마디처럼 생긴 이 튜브는 내부에 코발트(Co), 철(Fe), 구리(Cu) 금속 나노입자들이 들어 있다. 이들 여러 성분이 상호작용하면서 백금이 가진 특성을 높여 수소 발생 활성도가 증가시킨다. 김 교수는 “수소 생산량을 높일 수 있는 물질을 개발했을 뿐만 아니라 최상의 촉매를 설계하는 구체적인 방향도 제시했다”며 “수소 기반 에너지 산업의 걸림돌이었던 백금 촉매의 경제성과 효율성이라는 문제를 해결할 실마리를 잡았다”고 설명했다.
수소를 얻는 대표적 방법은 물을 전기로 분해해 산소 기체와 수소 기체를 만드는 ‘수전해 반응’이다. 이때 수전해 반응을 도와주는 촉매가 필요한데, 현재는 백금을 주로 활용한다. 하지만 백금은 매장량에 한계가 있는 데다 비싸다. 이에 따라 백금을 더 적게 쓸 촉매를 만들거나, 아예 다른 물질로 대체하려는 연구가 수소 에너지 분야의 핵심기술로 떠오르고 있다.
