국내 연구진이 값비싼 귀금속을 사용하지 않고도 고성능 그린수소 생산이 가능한 촉매를 개발했다.

중앙대(총장 박세현)는 이 대학 융합공학부 하돈형 교수 연구팀이 화학공학과 남인호 교수 연구팀, 한국과학기술연구원(KIST) 유성종 박사 연구팀과 공동으로 비귀금속 기반 수전해 촉매를 개발했다고 12일 밝혔다.

수전해는 전기로 물을 분해해 수소를 생산하는 기술로 탄소 배출이 없는 그린수소 생산의 핵심 공정이다. 다만 현재는 백금과 이리듐 등 고가의 귀금속 촉매가 필요해 상용화 비용이 높다는 한계가 있다.

연구팀은 코발트·니켈·철을 조합한 다금속 인화물 나노입자 촉매를 설계해 이러한 문제를 해결했다. 실시간 분광 분석을 통해 촉매가 작동하는 과정에서 표면 구조가 재배열되며 높은 활성과 내구성을 유지한다는 사실도 규명했다.

개발된 촉매는 음이온교환막(AEM) 수전해 장치 시험에서 높은 전류밀도와 안정성을 나타냈다. 특히 실제 운전 조건에서 500시간 이상 성능 저하 없이 작동해 상용화 가능성을 확인했다.

연구진은 이번 기술이 귀금속 사용량을 줄이면서도 수소 생산 효율을 유지할 수 있어 그린수소 생산 비용 절감에 기여할 것으로 기대하고 있다.

하돈형 교수는 “비귀금속 촉매의 작동 원리를 규명하고 고성능·고내구성을 동시에 확보했다는 데 의미가 있다”며 “저비용 수전해 시스템 개발의 기반 기술이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 Advanced Functional Materials에 게재됐다.