값비싼 백금 대신할 복합 수소촉매 개발…수소車 대중화 기여

KIST·건국대 공동연구팀, 저비용·고효율 수소생산 촉매 가능성 열어

국내연구진이 값 비싼 백금계 소재를 대신할 저가형 수소 촉매를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 탄소융합소재연구센터 이성호 센터장, 건국대 미래에너지공학과 조한익 교수로 이뤄진 공동연구팀이 수소 흡착성능이 뛰어나고 값싼 황화 몰리브데늄(MoS3)과 탄소나노튜브를 이용해 수소를 고효율로 생산하는 촉매를 개발했다고 27일 밝혔다.

수소연료전지 자동차, 수소를 이용한 에너지저장 방식 등 수소 경제사회를 이뤄내기 위해선 수소를 효율적으로 만들어야만 한다.

수소는 물을 전기분해해 생산하는 데 이때 백금 등의 귀금속을 촉매로 사용한다. 이는 고가인데다 구하기 어려운 귀금속이므로 경제적 부담이 따른다.

KIST 연구진은 황과 몰리브데늄을 결합시킨 무기화합물 황화 몰리브데늄을 개발했다. 이는 친환경적인데다 수소 흡착 능력이 우수하고, 무엇보다 생산 원가가 저렴하다는 이점이 있다. 하지만 전기 전도도가 낮고, 촉매로써 잘 활성화되지 않는다는 단점이 있다.

연구진은 성능 향상을 위해 간단한 화학적 처리로 특별한 결합구조를 다수 생성했다. 그런 뒤 탄소나노튜브 표면에 도포, 복합재료 촉매를 제조했다.

연구진은 실험 결과 “수소를 생산하는 데 영향을 미치는 ‘강하게 결합된 황(가교화된 황, Bridging S)’의 수가 많아져 기존 대비 약 30% 향상된 성능을 보였다”고 설명했다.

이성호 센터장은 “기존의 황화 몰리브데늄 촉매의 성능을 획기적으로 개선한 성공사례”라며 “이를 이용한 저비용·고효율, 친환경 수소생산 성능 구현은 수소차와 수소 충전소의 대중화를 앞당기는 중요한 초석이 될 것”이라고 말했다.