UNIST, 수소 생산 효율 높이는 촉매 개발
UNIST, 수소 생산 효율 높이는 촉매 개발
  • 정인준
  • 승인 2020.06.04 21:02
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김광수 교수팀, 니켈·철 기반 값싸고 대면적 반응 속도 높여
UNIST 김광수 교수 연구팀. 김광수 교수(하단 왼쪽)와 제1저자 탕가벨 연구원(하단 오른쪽).
UNIST 김광수 교수 연구팀. 김광수 교수(하단 왼쪽)와 제1저자 탕가벨 연구원(하단 오른쪽).

 

UNIST는 자연과학부 화학과 김광수 교수팀이 건물의 철근 구조물을 닮은 물질을 이용해, 수소 생산을 촉진 하는 촉매를 개발했다고 4일 밝혔다.

석유나 석탄을 연소하면 발생하는 이산화탄소는 지구온난화의 주범이다. 따라서 이러한 화석연료를 수소로 대체하려는 시도가 많은데, 하지만 현재 대부분의 수소는 화석연료를 원료로 이용해서 만들어지는 모순이 있다. 반면 물에 전기를 흘려 산소와 수소로 분해하는 방식인 ‘물 전기 분해(수전해)’는 물을 원료로 하고 생산과정에서 오염물질을 방출하지 않는다는 장점이 있다.

문제는 물을 전기분해하는 과정에서 수소와 산소를 만드는 반응이 동시에 일어나는데, 전체 반응 속도는 느린 반응인 ‘산소 발생 반응’에 의존한다는 점이다. 따라서 산소 발생 속도가 느리면 수소 생산 속도도 더디게 된다.

이 느린 반응을 촉진 시키기 위해 촉매를 사용한다. 상용화된 촉매는 매장량이 적고, 고가인 귀금속(백금)을 이용한다.

연구팀은 금속 유기물 골격체(MOF)를 이용한 촉매를 개발해 이 문제를 해결 했다. 연구팀은 시뮬레이션을 통해 금속 유기물 골격체 촉매의 최적화된 구조와 성분을 찾아냈다. 이 촉매는 촉매 반응이 일어 날 수 있는 면적이 넓다는 장점이 있으며, 골격체를 구성하는 금속 물질로 저렴하고 매장량이 풍부한 니켈과 철 금속을 사용했다.

이 연구는 에너지 분야의 권위 학술지인 ‘Energy and Environmental Science’에 5월 27일자로 온라인 출판됐다. 정인준 기자

 


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