GIST, 이리듐 사용량 대폭 절감하는 수소 생산 전극 개발

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 박찬호 광주과학기술원(GIST) 화학과 교수 연구팀이 수소 생산의 핵심 금속인 이리듐(Ir) 사용량을 크게 줄이면서도 안정적으로 작동하는 촉매와 이를 적용한 고성능 전극을 개발했다고 25일 GIST가 밝혔다.

연구팀에 따르면 수소를 생산하는 대표적 친환경 기술인 '수전해'는 물을 전기로 분해해 수소(H2)와 산소(O2)로 나누는 방식으로 탄소 배출이 거의 없어 차세대 에너지 기술로 주목받고 있다.

그러나 이 과정에서 물로부터 산소를 만들어내는 반응을 촉진하는 핵심 촉매로 사용되는 이리듐은 가격이 비싸고 희귀한 데다, '활성-내구성 상충 관계'(Activity–Durability Trade-off) 때문에 성능과 수명을 동시에 확보하기 어렵다.

'활성-내구성 상충 관계'란 촉매에서 반응 속도(활성)를 높이면 구조가 쉽게 열화돼 수명이 감소하고, 반대로 내구성을 높이면 반응성이 떨어지는 현상을 의미한다.

이에 연구팀은 단단하고 규칙적인 '결정형 구조'와 유연하고 불규칙한 '비정질 구조'를 동시에 갖는 '이중상' 이리듐 산화물 촉매를 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 이 촉매를 수소 생산 장치 핵심 부품인 '수전해 단전지'(MEA)에 적용해 성능을 검증한 결과, 1000시간 이상 연속 가동에도 성능 저하 없이 안정적으로 수소를 생산할 수 있었다고 설명했다.

박 교수는 "이리듐 사용량을 최소화하면서도 장시간 안정적으로 작동하는 전극을 구현하고, 단전지 기준 1000시간 이상의 운전 성능을 확보했다는 점에서 의미가 크다"며 "고분자 전해질막(PEM) 수전해 장치 비용을 낮추고 대규모 그린수소 생산을 앞당기는 데 기여할 것"이라고 말했다.

박 교수가 주도하고 양호성 석사가 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 지난 10일 국제학술지 '어드밴스트 사이언스'(Advanced Science) 온라인판에도 게재됐다.

이 기술의 이전 관련 협의는 GIST 기술사업화센터를 통해 진행할 수 있다.

kanjoys@news1.kr