한양대학교 ERICA캠퍼스 화학분자공학과 이승현 교수팀이 그린수소 생산을 위한 수전해 기술에 활용할 수 있는 고효율·저비용 촉매를 개발했다고 한양대가 18일 밝혔다.

연구진 사진. (왼쪽부터) 차든찬 박사과정, 탕장 이봄차 띵 박사(이상 제1저자), 이승현 교수(교신저자).

그린수소는 친환경적이며 탄소 배출이 없는 청정에너지로, 미래의 대체 연료로 기대되고 있다. 그린수소는 ‘수전해 기술’을 통해 물을 전기 분해하여 추출할 수 있다. 하지만 수전해 과정에 쓰이는 촉매인 루테늄 및 백금은 매장량이 적고 매우 비싸 대규모 그린수소 생산에는 한계가 있다.

연구팀은 상업용 백금보다 비교적 가격이 저렴한 비백금계 원소만을 사용하여 붕소가 도핑된 코발트 산화물-코발트 (B-CoO/Co)를 합성하고 코발트의 산화상태를 조절하는 방법을 통해, 3차원 니켈 기판 형태의 수전해 촉매를 개발했다.

또한 연구팀은 이번에 개발된 코발트 촉매가 다른 수전해 촉매들에 비해 약 0.1V 낮은 1.62V의 전극전위를 나타내, 수전해 과정에서 소비되는 전력을 줄이고 수전해 효율을 높일 수 있음을 확인했다.

코발트 촉매 모식도.

이승현 교수팀은 “수전해 기술에서 사용되는 고가의 루테늄과 백금 기반 촉매를 대체할 수 있는 새로운 촉매 합성 방법 및 효율적인 촉매 개발에 대한 중요한 진전을 마련했다”라며 “이번 연구는 새로운 촉매 디자인 및 합성에 대한 효과적인 접근을 제시해 친환경 에너지 분야에 새로운 가능성을 연 것”이라고 밝혔다.

한양대 응용화학과 차든찬 박사과정 학생이 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 경기도 지역협력연구센터(GRRC) 사업 및 한국연구재단 지원으로 국제 저명 학술지인 〈Small (IF=15.153, JCR랭킹 상위 약 6%)〉 8월호의 Back Cover 논문으로 선정됐다.

본 연구 결과는 경기도지역협력연구센터 (GRRC, 수소에너지 전주기 핵심소재 연구센터)와 더불어 한국연구재단의 우수신진연구과제의 주된 지원을 받아 수행됐다.

논문명은 ‘Metal–Organic Framework–Derived Mesoporous B-Doped CoO/Co@N-Doped Carbon Hybrid 3D Heterostructured Interfaces with Modulated Cobalt Oxidation States for Alkaline Water Splitting’.