물에서 수소 만드는 장치 성능이 좋아졌다

KIST, 수전해장치의 환원반응 전극 개발
전기 50% 적게 쓰고 수소생산 성능 10배 향상

수소. 게티이미지 제공

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 오형석·이웅희 박사팀과 특성분석센터 채근화 박사팀이 물에서 수소를 만들어내는 수전해장치에 사용하는 전극을 개발했다.

오형석 박사는 17일 "이 전극으로 수전해장치를 만들면 기존 장치보다 전기에너지를 50% 적게 사용한다"고 말했다. 또한 같은 면적에서 보다 많은 반응이 일어났으며, 수전해장치의 수소생산 성능이 10배 이상 개선됐다.

지금까지 물에서 수소를 만들어내는데 여러가지 장벽이 있지만 대표적인 문제가 많은 전기 에너지를 사용하는 것이다. 또 다른 문제는 느린 환원반응, 즉 산소가 늦게 만들어지는 것이다. 수전해장치는 양쪽의 전극에서 환원반응과 산화반응이 일어나면서 각각의 반응으로 산소와 수소가 만들어진다.

두 반응은 동시에 일어나기 때문에 산소가 늦게 만들어지면 수소도 빨리 만들 수 없다.

지금까지 수전해장치 상용화에 필요한 수소 생산 전극은 개발됐지만, 산소가 나오는 전극은 아직 숙제로 남아있다.

연구진은 비싼 희귀금속을 대체하고 산소를 빠르게 만들어내는 전극을 개발하는데 집중했다. 다른 연구자들이 가장 많이 사용하는 니켈 대신 환원반응이 활발하게 일어나는 코발트를 만들었다.

오 박사는 "산소를 잘 만드는 코발트는 원소가 3개인데 일반적인 코발트는 원소가 4개여서 이를 극복하기 위한 공정을 개발해 냈다"고 설명했다.

또한 연구진은 국내 최초로 방사광 가속기를 이용해 이 전극의 실제 표면 전자구조를 관찰하고 성능향상 이유를 밝혀냈다.

오 박사는 코발트로 만든 전극이 수전해장치 이외에도 이산화탄소를 유용한 원료로 만드는데 사용할 수 있다고 말했다.

[e-mail] 김만기 기자