전북대, 대규모 그린수소 생산 새로운 고효율 촉매 개발

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전북대는 대학원 나노융합공학과 다슈람 파델 대학원생(박사과정)과 우데이 나라얀 판 박사(박사 후 연구원·지도교수 이중희)가 물을 전기분해해 그린 수소를 대량생산할 수 있는 저렴하고 성능이 매우 우수한 새로운 촉매를 개발했다고 8일 밝혔다.

이번 성과는 촉매 분야의 세계적 최고 학술지인 '어플라이드 카탈리시스 비' 최신호에 게재됐다.

연구팀은 비싼 전기료와 고가의 귀금속을 사용하는 수소 생산을 위한 물 전기 분해 방법을 개선하기 위해 저렴하면서도 성능이 매우 우수하고 내구성까지 뛰어난 귀금속이 아닌 촉매를 비교적 단순한 공정으로 제조할 수 있는 기술을 개발했다.

전북대 대학원 나노융합공학과 다슈람 파델 대학원생(박사과정).
<전북대 대학원 나노융합공학과 다슈람 파델 대학원생(박사과정).>
전북대 대학원 나노융합공학과 우데이 나라얀 판 박사 후 연구원.
<전북대 대학원 나노융합공학과 우데이 나라얀 판 박사 후 연구원.>

철(Fe), 인(P), 텅스텐(W), 황(S)과 같은 지구상에서 풍부한 원소를 이용해 손쉽고 효율적인 제조 방법을 통해 높은 촉매 활성, 매우 높은 나노 다공성 네트워크를 가진 철과 인이 삽입된 1T-WS2 3차원 나노 구조체 형태의 촉매를 개발, 물을 쉽게 전기분해할 수 있도록 했다.

실제 실험 결과 개발한 촉매를 활용한 알카라인 전해조 셀은 매우 우수한 성능을 보였다. 기존에 널리 사용되고 있는 상업용 백금-루테늄 촉매에 비해 매우 뛰어난 안정성을 보여 상용화가 가능할 것으로 판단하고 있다.

연구팀은 이번 연구를 통해 수소생산을 비교적 쉽게 할 수 있는 수전해의 핵심 촉매기술을 개발함으로써 새만금 지역의 그린수소 산업과 수소경제사회에 기여할 것으로 예상하고 있다.

한편, 이번 연구 교신저자인 이중희 교수는 지난 30여 년 동안 수소에 관한 연구를 통해 많은 우수한 성과를 창출해 기술이전을 등 상용화 경험이 풍부한 만큼 이번 기술 상용화에도 자신감을 보였다. 이 교수는 현재 대한민국 수소경제 컨트롤타워 역할을 하고 있는 수소경제위원회 위원으로 활동 중이고, 현대자동차가 시판 중인 수소전기 자동차의 수소탱크를 개발했다.

이중희 교수는 “이번 연구 결과는 미래 수소경제사회를 위해 반드시 해결해야 하는 핵심 기술로써 보다 저렴하면서 효율적으로 수소를 생산을 할 수 있는 수전해 원천기술을 마련했다는 데 의미가 있다”면서 “조속한 시일 내에 상용화를 위해 노력하면 실제 산업에 적용 가능할 것으로 보인다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부의 중견연구자지원사업과 교육부의 BK-21 Four 사업 지원을 받아 수행됐다.

전주=김한식기자 hskim@etnews.com