정진석·최원묵 화학공학부 교수팀은 탄소만으로 이뤄진 그래핀 재료를 이용해 수소와 산소를 동시에 생산할 수 있는 다기능성 촉매를 개발했다고 19일 밝혔다.

수소경제 사회 발전을 위해서는 경제적인 수소 생산기술이 필요한데, 여러 방법 중 수전해 방식은 친환경적이고 순도가 높은 수소를 생산할 수 있다는 장점이 있다.

그러나 물 분해에 주로 사용되는 백금과 이리듐 등 귀금속 촉매는 가격이 비싼 데다 안정성이 떨어지는 단점으로 수소 대량생산에는 경제성이 떨어진다는 한계가 있다.

연구진이 개발한 촉매는 3차원 그래핀 구조체에 붕소로 도핑(물질에 불순물을 첨가하는 공정)된 그래핀 양자점이 결합한 복합체로, 단 한 번의 수열반응으로 제조할 수 있다는 장점이 있다.

이 물질은 산소환원·산소발생·수소발생 등 3가지 전기화학 반응에 우수한 촉매 활성을 보였고, 뛰어난 전기 전도도와 넓은 표면적으로 촉매 특성을 높였다.

또 기존 귀금속 촉매보다 오랜 시간 촉매 특성이 유지되는 안정성을 보이기도 했다.

특히 개발된 촉매는 탄소로만 이뤄져 저렴한 생산 비용과 단순한 생산 공정을 통해 대량생산이 가능하며, 이에 따라 수소를 저비용으로 생산할 수 있을 것으로 기대된다고 연구진은 밝혔다.

이번 연구는 에너지 분야 국제학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials) 온라인판에 게재됐다. 강은정 기자