차세대 수소 생산 "기술적 진전"…값비싼 촉매 사용량 98.5% 줄여 작성일 02-08 44 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KIST, 음이온 교환막 수전해 시스템 '이리듐 혁신'…"덩어리를 원자로 바꿔 도포"</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="BmaVkdEocq"> <p contents-hash="9de7b011a5607498f4a75e74d014fc86df468f916fdef027acd5932a1c18c9ae" dmcf-pid="bsNfEJDgcz" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)국내 연구진이 그린수소 생산 핵심 기술인 음이온 교환막 수전해(AEMWE)에서 촉매 사용량과 내구성, 효율을 획기적으로 개선하는데 성공했다.</p> <p contents-hash="3a9546ff609730903aff6704bc117d3d9033f5f749bb8c1fa349329d2d075833" dmcf-pid="KOj4Diwag7" dmcf-ptype="general">한국과학기술연구원(KIST)은 극한물성소재연구센터 나종범 선임연구원과 김종민 책임연구원 연구팀(이상 교신저자)이 원자 하나로 제어할 수 있는 단원자 올인원(All-in-one) 촉매와 무접착 전극 기술을 결합한 차세대 수전해 촉매 소재를 개발했다고 8일 밝혔다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="398d8053d3be105dbed5aaaf67a0b949bfee85b57261ca3f57382a35f0be88d9" dmcf-pid="9Cc6rLmjku" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KIST가 그린수소 생산에서 촉매 사용량을 획기적으로 줄이는데 성공했다. 응우옌 퀸 프엉 박사후연구원(왼쪽)과 백새얀 학생연구원이 이리듐 촉매 반응을 시연 중이다.(사진=KIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/08/ZDNetKorea/20260208120240255mehj.jpg" data-org-width="529" dmcf-mid="z6JG4U8Bgb" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/08/ZDNetKorea/20260208120240255mehj.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KIST가 그린수소 생산에서 촉매 사용량을 획기적으로 줄이는데 성공했다. 응우옌 퀸 프엉 박사후연구원(왼쪽)과 백새얀 학생연구원이 이리듐 촉매 반응을 시연 중이다.(사진=KIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="83e4c6b92d7c1718a44a348d6bed251fb749fe18f020e7accd1f07079b4d3780" dmcf-pid="2hkPmosAoU" dmcf-ptype="general">연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈'(Advanced Energy Materials, IF:26.0, JCR : 2.5%) 최신 호에 게재됐다. 논문 제1저자는 극한물성소재연구센터 응우옌 퀸 프엉(Ngo Quynh Phuong) 박사후연구원과 백새얀 학생연구원이다.</p> <p contents-hash="8cae7d27b2b63af30f20011dd620f548cea34c24ad6a005e8cbede31387f22d2" dmcf-pid="VlEQsgOcap" dmcf-ptype="general">연구팀은 "수소 발생 반응과 산소 발생 반응을 하나의 전극에서 안정적으로 동시에 수행할 수 있는 것이 특징"이라며 "차세대 그린수소 생산을 위한 기술적 진전"이라고 평가했다.</p> <p contents-hash="00ef1337a717714472cbb43699ebebbe69f7a99be72e659bd98184f37bdcc95b" dmcf-pid="fSDxOaIkc0" dmcf-ptype="general">기존 수전해 시스템은 수소 발생 반응(HER)과 산소 발생 반응(OER)에 서로 다른 촉매와 전극 구조를 써야했다. 또 촉매로 고가 귀금속 사용이 불가피했다. 전극에 촉매를 고정하는 접착제가 전기 흐름을 저해하거나 장시간 운전 시 촉매 탈락을 유발했다.</p> <p contents-hash="19955fb5a1046241635f1c9c7283667a04f80ca14847d5d76c6664249ab242e1" dmcf-pid="4vwMINCEa3" dmcf-ptype="general">연구팀은 원자 단위 정밀 제어 기술로 기존 덩어리 형태의 이리듐(Ir) 귀금속 대신 원자단위로 분산시킨 이리듐을 망간(Mn)-니켈(Ni)-피틴산(Phytic acid) 기반 이중층수산화물 지지체 표면에 균일하게 배치했다.</p> <p contents-hash="b314d78697715332507ac64a602f926086412b36cf94ec8a79f98dac9c249cdc" dmcf-pid="8TrRCjhDAF" dmcf-ptype="general">이는 하나의 커다란 바위를 사용하는 대신, 작은 모래알을 넓게 펼쳐 놓은 것과 같은 원리로 이리듐 극소량 만으로도 물 분해 반응이 일어나는 면적을 극대화할 수 있다.</p> <p contents-hash="6885e64bdbddf7a0fe0da1f2eb437b50bb995d38ea79c8e013729c76bed94eda" dmcf-pid="6ymehAlwNt" dmcf-ptype="general">특히, 이리듐 단원자는 지지체와 강한 상호작용을 통해 수소 발생 반응이 일어나는 직접적인 활성점으로 작용하는 한편 산소 발생 반응이 일어나는 니켈 기반 활성점 촉매 성능을 강화하는 역할을 했다.</p> <p contents-hash="8ee1db1c85b264fd178f1fb7b4327b5ac26840a1418226310a745dea8532dbb4" dmcf-pid="PWsdlcSrc1" dmcf-ptype="general">나종범 선임연구원은 "하나의 단원자 촉매가 두 반응 모두 적합한 반응성을 갖는 양기능성 촉매 특성을 구현했다"며 "촉매를 전극 표면에 직접 성장시키는 방식으로 별도 접착제를 사용하지 않는 전극 구조를 구현했다"고 말했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="a196a22ae387ca5282698ce1d7e71fb48d61607d82b5f7540000f5b1a9463c7f" dmcf-pid="QYOJSkvmA5" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="기존 음이온 교환막 수전해와 단원자 올인원(All-in-one) 촉매 적용 기술 특성을 비교, 설명했다.(그림=KIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/08/ZDNetKorea/20260208120241512rvrv.jpg" data-org-width="537" dmcf-mid="q3Zw3T0HAB" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/08/ZDNetKorea/20260208120241512rvrv.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 기존 음이온 교환막 수전해와 단원자 올인원(All-in-one) 촉매 적용 기술 특성을 비교, 설명했다.(그림=KIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="7f3861e72e870274f10fc8707ec5c8a9e0a864c7e90e262da7a2fe15bd979e6c" dmcf-pid="xGIivETsNZ" dmcf-ptype="general">실험결과 이 기술은 이리듐 촉매 사용량을 최대 98.5%까지 줄였다.</p> <p contents-hash="d83a4798b413ae09355c66d266e39ba58e2a3936cd946a4deee00e64f468b667" dmcf-pid="yeVZPzQ9aX" dmcf-ptype="general">수소 및 산소 발생 반응에서 이 촉매를 양극과 음극에 적용한 결과 2.0V에서 1.64 A·cm⁻²를 달성했다. 이는 1㎠(손톱보다 조금 큰 면적)당 1.64A의 전류가 흐른다는 것을 의미한다.</p> <p contents-hash="91c5cedf930ea0daa445e72560ceae7b2ac6118a089a76eba30da10c3b7e17e1" dmcf-pid="Wdf5Qqx2aH" dmcf-ptype="general">또 음이온 교환막 수전해 시스템에서 300시간 이상 ㎠당 1A로 연속 운전 뒤에도 성능저하가 거의 없는 안정성을 나타냈다.</p> <p contents-hash="5c3f520373f9634ae3fc3440434fcc6959a21f4180688969595aca7a15185e48" dmcf-pid="YJ41xBMVgG" dmcf-ptype="general">나종범 선임연구원은 "수전해 시스템의 경제성과 내구성을 동시에 향상시킬 수 있는 기술적 가능성을 제시한 것"이라며 "수전해 장치 상용화를 앞당기고, 수소 에너지 확대에 실질적인 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="2b9c9b37c0e50fe13cb3401009f8f3655027549f67ed7475114a1a46575d1086" dmcf-pid="Gi8tMbRfAY" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 [독자 AI 재도전] 모티프 "국가대표 AI 패자부활전 참가…AI 스타트업 최고의 도전" 02-08 다음 KAIST, 메모리 단위 소재 전기 켜지고 꺼지는 찰나 포착... 차세대 메모리 반도체 소재 혁신 기대 02-08 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
