값비싼 백금 없어도 수전해 가능하다 작성일 06-11 87 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST 연구팀, 관련 기술 개발</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="FIAFugkPAn"> <p contents-hash="e82849edaac04743169741709467f38e2fcc340188b248bb4bd849f58ef96298" dmcf-pid="3Cc37aEQji" dmcf-ptype="general">[아이뉴스24 정종오 기자] 수소는 탄소를 배출하지 않는 청정 에너지원으로 주목받고 있다. 물을 전기로 분해하는 수전해(water electrolysis) 기술은 친환경 수소 생산 방식이다.</p> <p contents-hash="4889c8b0b8486489466243c9a2822a9eb39f80f2689b4726f12dc5dd338254ea" dmcf-pid="0hk0zNDxoJ" dmcf-ptype="general">양이온 교환막 수전해(PEMWE)는 고순도 수소를 고압으로 생산할 수 있어 차세대 수소 생산 기술로 평가받는다. 기존 PEMWE 기술은 고가의 귀금속 촉매와 코팅재에 대한 의존도가 높다. 상용화에 한계를 안고 있었다. 국내 연구팀이 이러한 기술·경제적 병목을 해결할 새로운 해법을 제시했다.</p> <p contents-hash="b2fe4ef234d7682a958e7dad0598d53dcdf04bce414385a2d120eb13a5da22ac" dmcf-pid="plEpqjwMcd" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형)은 생명화학공학과 김희탁 교수 연구팀이 한국에너지기술연구원(원장 이창근) 두기수 박사와 공동연구를 통해 고가의 백금(Pt) 코팅 없이도 고성능을 구현할 수 있는 차세대 수전해 기술을 개발했다고 11일 발표했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="2c0a9ce18c44cfa9435809d10c1eaebd631438d9eaebf6e11886a3c540a92454" dmcf-pid="USDUBArRoe" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="촉매층·확산층 계면 전자 전달 저항 관련 인포그래픽. [사진=KAIST]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/11/inews24/20250611094418555ehwe.jpg" data-org-width="305" dmcf-mid="tvIbfrhLgL" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202506/11/inews24/20250611094418555ehwe.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 촉매층·확산층 계면 전자 전달 저항 관련 인포그래픽. [사진=KAIST] </figcaption> </figure> <p contents-hash="560106e319c036dc25c6ea9d5a53d51918eda4c51fb52c72e061df580c09a1e6" dmcf-pid="uvwubcmegR" dmcf-ptype="general">연구팀은 수전해 전극에서 고활성 촉매로 주목받는 ‘이리듐 산화물(IrOx)’이 제 성능을 발휘하지 못하는 주된 원인에 집중했다. 그 이유는 전자 전달이 비효율적으로 일어나기 때문이고 그 해결책으로 단순한 촉매 입자 크기 조절만으로도 성능을 극대화할 수 있음을 입증했다.</p> <p contents-hash="707f84c0872cc1dec6d56329952dcac4d1f4edb3dda535d0bc039754bc80701d" dmcf-pid="7Tr7KksdAM" dmcf-ptype="general">이번 연구에서 이리듐 산화물 촉매가 백금 코팅 없이도 우수한 성능을 내지 못하는 이유가 수전해 전극에서 본래부터 함께 사용되는 핵심 구성 요소인 촉매–이온전도체(이오노머)–Ti(티타늄) 기판 사이에서 발생하는 ‘전자 이동 저항’때문이라는 것을 알아냈다.</p> <p contents-hash="22a9e6d32c91611df7f2e32ecad0fc621721890af02be23e6bffd5742c10121b" dmcf-pid="zymz9EOJcx" dmcf-ptype="general">촉매–이오노머–티타늄 기판 사이에서 전자 통로가 차단되는 ‘핀치 오프(pinch-off)’ 현상이 전도성 저하의 핵심 원인임을 규명했다. 이오노머는 전자 절연체에 가까운 특성을 갖는다. 촉매 입자 주위를 감쌀 경우 전자 흐름을 방해한다.</p> <p contents-hash="1dc2886525ae4f7f50c26609d85307df514304372626ed268b5eb4e11ee817f4" dmcf-pid="qWsq2DIioQ" dmcf-ptype="general">이오노머가 티타늄 기판과 맞닿은 경우 티타늄 기판의 표면산화층에 전자 장벽이 형성돼 저항을 더욱 높이는 것으로 나타났다.</p> <p contents-hash="017ce0b564d57cb63e088e9cd1d1fb69203b63482b067c380558a7bacd1a8c14" dmcf-pid="BYOBVwCncP" dmcf-ptype="general">연구팀은 다양한 입자 크기의 촉매를 제작·비교하고 단일 셀 평가와 다중 물리 시뮬레이션을 통해 이리듐 산화물 입자의 크기를 20 나노미터(nm) 이상 크기의 촉매 입자를 사용할 경우, 이오노머 혼합 영역이 줄어들어 전자 통로가 확보되고 전도성이 회복된다는 사실을 실험적으로 입증했다.</p> <p contents-hash="fb81d23cfa2926ebfcd9d2f735f73d6beaee61cd0e9042566d502d33a61bba47" dmcf-pid="bGIbfrhLA6" dmcf-ptype="general">정밀한 계면 구조 설계를 통해 반응성을 확보하면서도 전자 이동을 동시에 보장하는 계면 구조 최적화에 성공했다. 이를 통해 기존에 불가피하다고 여겨졌던 촉매 활성도와 전도도 사이의 상충 관계를 정밀한 계면 설계로 극복할 수 있음을 보여줬다.</p> <p contents-hash="b4eb2ce3199dcb81d7328cc442fc517763b45e98017c822cb6141d92a7e4fb95" dmcf-pid="KDLHtdg2a8" dmcf-ptype="general">김희탁 교수는 “이번 연구는 고성능 수전해 기술의 병목현상이었던 계면 전도성 문제를 해소할 수 있는 새로운 인터페이스 설계 전략을 제시한 것”이라며 “백금 등 고가 소재 없이도 고성능을 확보할 수 있어 수소 경제 실현에 한 걸음 더 가까워진 계기가 될 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="e14b60d651771f413ac77d0a415b341419fb0da3728c25a8dbef11bcb62dfc66" dmcf-pid="9woXFJaVj4" dmcf-ptype="general">KAIST 생명화학공학과 박지수 박사과정 학생이 제1 저자로 참여한 이번 연구 성과(논문명: On the interface electron transport problem of highly active IrOx catalysts)는 국제학술지인 ‘에너지와 환경과학(Energy & Environmental Science)’에 6월 7일 자로 실렸다.</p> <address contents-hash="d35d8fc2c7d9c0918211c0e8f7118ea80aeef3a5794da35e80c582d756910d40" dmcf-pid="2rgZ3iNfNf" dmcf-ptype="general">/정종오 기자<span>(ikokid@inews24.com)</span> </address> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 아이뉴스24. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 메타, ‘초지능 AI 연구소’ 설립 추진…'스케일 AI'에 투자 06-11 다음 [조준용 한체대 교수 기고] '진짜 스포츠 정책' 위해 새 정부에 필요한 다섯 가지 06-11 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
