포스텍 연구팀, 생활하수 사용해 수소 생산 효율 높일 촉매 개발

포스텍 환경공학부 조강우(오른쪽) 교수와 박사과정 김지선씨. <포스텍 제공>

포스텍(포항공대) 환경공학부 조강우 교수·박사과정 김지선씨 연구팀이 KIST(한국과학기술연구원)와 공동 연구로 오염된 생활하수를 사용해 친환경 에너지인 수소 생산 반응의 효율을 높일 새로운 촉매를 개발했다.

물을 전기분해해 수소를 생산하는 '수전해' 기술은 수소 생산과 동시에 발생하는 산소 발생 반응의 속도가 매우 느려 에너지 전환 효율이 매우 낮다는 한계가 있다. 이에 학계에서는 소변에 포함된 오염물질인 요소의 산화 반응을 수소 발생 반응과 결합하는 방식에 주목하고 있다. 요소 산화 반응을 효과적으로 촉진할 수 있는 촉매 역시 관심이 쏠리고 있다.

연구팀은 요소 산화 반응의 효율을 높이기 위해 니켈(Ni) 금속에 철(Fe)과 옥살산을 결합한 니켈-철-옥살산(이하 O-NFF) 촉매를 만들었다. 이 촉매는 표면적이 매우 커 더 많은 반응 물질을 흡착함으로써 요소 산화 반응 속도를 높일 수 있다. 실험 결과, 연구팀의 촉매는 수소 발생에 필요한 전압을 낮추고 수산화칼륨과 요소가 혼합된 용액에서도 높은 반응 속도를 보였다. 또 방사광가속기를 이용한 광전자·X선 흡수 분광 실험에서도 이 촉매가 요소의 산화 반응을 촉진하는 것을 확인했다.

조 교수는 "생활 하수를 정화하면서 친환경 에너지원인 수소 생산 효율을 높일 수 있는 촉매를 개발했다"며 "금속과 유기물로 만든 O-NFF 촉매로 산업용 전기분해 수소 생산 효율이 향상되길 바란다"고 말했다. 이번 연구는 국제 학술지 중 하나인 'Advanced functional materials'에 최근 게재됐다. 전준혁기자 jjh@yeongnam.com