화장실 하수 정화하면서 수소를 만든다

POSTECH 조강우 교수팀, 수전해 촉매 개발

[파이낸셜뉴스] 포항공과대(POSTECH) 환경공학부 조강우 교수팀이 한국과학기술연구원(KIST)과 함께 화장실에서 나오는 하수 정화와 함께 수소를 만들어내는 기술을 개발했다. 오줌에 포함된 요소가 전기분해를 통한 수소 발생 속도를 높이게 된 것이다.

6일 POSTECH에 따르면, 화석 연료로 인한 환경 오염 문제가 심각해짐에 따라 수소에 대한 관심이 증가하고 있다. 물을 전기분해 하여 수소를 생산하는 수전해 기술은 지구상에 풍부한 물을 사용해 지속 가능한 공정이지만, 수소 생산과 동시에 발생하는 산소 발생 반응의 속도가 매우 느려 에너지 전환 효율이 매우 낮았다.

조강우 교수는 "생활 하수도 정화하면서 친환경 에너지원인 수소 생산 효율을 높일 수 있는 촉매를 개발했다"며, "금속과 유기물로 만든 O-NFF 촉매로 산업용 전기분해 수소 생산 효율이 향상될 것"이라고 말했다.

연구진은 요소 산화 반응의 효율을 높이기 위해 니켈 금속에 철과 옥살산을 결합한 니켈-철-옥살산(NFF) 촉매를 만들었다.

이 촉매는 나노미터 크기의 입자들이 파편 형태로 조합되어 표면적이 매우 크다. 이러한 특성으로 더 많은 반응 물질을 흡착함으로써 요소 산화 반응 속도를 높일 수 있다.

이 촉매를 테스트한 결과, 수소 발생에 필요한 전압을 1.47V(0.5 A/㎠)로 낮출 수 있었다.

특히 수산화칼륨과 요소가 혼합된 용액에서도 높은 반응 속도를 보였다.

이와함께, 방사광가속기를 이용한 광전자·X선 흡수 분광 실험에서도 이 촉매가 요소의 산화 반응 촉진을 확인했다.

한편, 연구진은 이번에 개발한 촉매를 국제 학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced functional materials)'에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자