포스텍 연구팀, 값싼 니켈로 수소에너지 생산 길 열어

김종규·한정우 교수 등 공동연구…백금 대신 고효율 촉매 소재 설계
국제학술지 표지 논문에 선정돼

포스텍(포항공대) 신소재공학과 김종규 교수·통합과정 김재림 씨 연구팀은 화학공학과 한정우 교수·통합과정 정현정 씨 연구팀과 공동으로 값싸고 쉽게 구할 수 있는 니켈을 촉매 전극으로 사용해 수소연료를 생산하는 방법을 찾아냈다.

이번 연구 결과는 그 우수성을 인정받아 국제학술지 '미국화학회지'의 표지 논문에 선정됐다.

연료전지는 산소와 수소가 물을 생성하는 화학반응을 이용해 전기를 만드는 발전장치다. 하지만 값비싼 귀금속을 전극으로 사용하기 때문에 비용이 높고 생산효율이 낮다는 점이 한계로 여겨져 왔다.

이에 공동연구팀은 기존 귀금속(백금) 전극에 비해 값싸고 풍부한 니켈에 친산소성 이종금속 물질을 결합해 알칼라인 수소 생산 반응에 최적화된 흡착 세기를 갖도록 고효율 촉매 소재를 설계했다. 비귀금속 물질 조합을 통해 촉매 표면의 흡착 특성을 효과적으로 제어한 것이다.

또 연구팀은 나노 물질을 기판에 증착시키는 공정에서 기판을 기울이거나 회전시키는 간단한 방법으로 다양한 촉매 물질의 나노 구조를 쉽게 구현해 냈다. 그 결과 기존 촉매보다 과전압이 4배 이상 줄어 수소 생산 효율이 높아졌다.

김종규 교수는 "수소 연료 전환 시스템의 고효율화 및 실용화를 위한 단초를 제공했다는 측면에서 연구의 의미가 크다"며 "앞으로 환경 에너지 분야의 원천 기술 확보로 인한 기술의 확장성과 파급효과가 기대된다"고 했다.